基于直流电机的小车运动控制设计-文献综述.doc

苏州大学本科生毕业设计（论文）附件：文献综述文献综述（开题报告）苏州大学 应用技术学院 08电子信息科学与技术转 成冲2010年1月1 开发背景随着电子技术、计算机技术和制造技术的飞速发展，数码相机、DVD、洗衣机、汽车等消费类产品越来越呈现光机电一体化、智能化、小型化等趋势。各种智能化小车在市场玩具中也占一个很大的比例。根据美国玩具协会的调查统计，近年来全球玩具销量增幅与全球平均GDP增幅大致相当。而全球玩具市场的内在结构比重却发生了重大改变：传统玩具的市场比重正在逐步缩水，高科技含量的电子玩具责蒸蒸日上。美国玩具市场的高科技电子玩具的年销售额2004年交2003年增长52%，而传统玩具的年销售额仅增长3%。英国玩具零售商协会选出的2001圣诞最受欢迎的十大玩具中，有7款玩具配有电子元件。从这些数字可以看出，高科技含量的电子互动式玩具已经成为玩家行业发展的主流。因此，遥控加智能的技术研究、应用都是非常有意义而且有很高市场价值的。智能小车，也称轮式机器人，是一种以汽车电子为背景，涵盖控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多科学的科技创意性设计，一般主要路径识别、速度采集、角度控制及车速控制等模块组成。一般而言,智能车系统要求小车在白色的场地上,通过控制小车的转向角和车速,使小车能自动地沿着一条任意给定的黑色带状引导线行驶。本次课题设计以此为背景，设计一种简易的运动小车，运用直流电机对小车进行速度和正反方向的运动控制，通过单片机来控制直流电机的工作，从而实现对整个小车系统的运动控制。2 智能技术的应用及发展趋势如今知识工程、计算机科学、机电一体化和工业一体化等许多领域都在讨论智能系统，人们要求系统变得越来越智能化。显然传统的控制观念是无法满足人们的需求，而智能控制与这些传统的控制有机的结合起来取长补短，提高整体的优势更好的满足人们的需求。随着人工智能技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，智能控制必将迎来它的发展新时代。计算机控制与电子技术融合为电子设备智能化开辟了广阔前景。3 直流电机概述直流电机在当今生活的各方面应用越来越广泛，直流电机的调速控制是电机应用的一个重要技术保障。直流电机具有良好的调速性能、较大的起动转矩和过载能力强等许多优点，因此在许多行业中仍有应用。目前，直流电机调速控制方法很多，随着计算机进入控制领域以及新型的电力电子功率元器件的不断出现，采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制(pulse width modulation,简称PWM)已成为直流电动机新的调速方式。这种调速方法具有开关频率高、低速运行稳定、动态性能优良、效率高等优点，更重要的是这种调速方式很容易在单片机控制系统中实现，硬件比较简单，运算速度快，精度高，因此具有很好的发展前景。本设计采用单片机产生PWM脉宽信号来控制直流电机的转速。随着单片机技术的日新月异, 使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成, 为直流电动机的控制提供了更大的灵活性, 并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统, 可以节约人力资源和降低系统成本, 从而有效的提高工作效率。电机调速系统采用单片机实现数字化控制，是电气传动发展的主要方向之一，整个调速系统结构简单，可靠性高，操作维护方便，电动机稳态运转时转速精度可达到较高水平，静动态各项指标均能较好地满足工业生产中高性能电气传动的要求。由于单片机性能优越，具有较佳的性能价格比，所以单片机在工业过程及设备控制中得到日益广泛的应用。4 单片机技术单片机微型计算机(简称单片机)是微型计算机的一个重要分支，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。单片机经过1、2、3、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多、多功能化，以及低电压低功耗。Intel公司生产的MCS-51高性能单片机越来越多地渗透到工业过程控制测量、机电一体化及各种智能自动化仪器仪表的应用领域中。使用该系列单片机的系统和装置，以其性能灵活、使用方便、工作可靠、体积小和性能 价格比高等优点，赢得了广大用户的信赖。因此本系统的设计就采用MCS-51单片机来实现，系统结构简单,调速性能可靠,易于维护,易于改变算法,性能价格比高。5 脉冲宽度调制(PWM)控制技术脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。在本设计中，采用PWM技术对电机进行控制，通过对占空比的计算达到精确调速的目的。脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶 体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。PWM控制技术以其控制简单,灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式,也是人们研究的热点.由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限,结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。 参考文献1. 赵德安.单片机原理与应用.北京：机械工业出版社，2009.42. 郭勇，余小平.电子系统综合设计.北京：北京大学出版社，2007.93. 王彦朋.大学生电子设计与应用.北京：中国电力出版社，2007.74. 沈任远，吴勇.模拟电子技术基础.北京：机械工业出版社，2006.15. 王俊鹍.电路基础.北京：人民邮电出版社，2007.26. 魏立峰，王宝兴.单片机原理与技术应用.北京：北京大学出版社，2008.57. 蓝和慧，宁武.单片机应用技能精解.北京：电子工业出版社，2009.48. 杨志刚. Protel 99se电子原理图设计技术.西安：西安工业出版社，20019. 颜利彪，范蟠果.基于单片机的简易智能电动车J.电子技术，2004.410. JeanJ.Labrosse. uc/OS-II Th