AGV观光车运行控制系统设计缩写稿.doc

AGV观光车运行控制系统设计机械096班：冉宪伟 指导教师：吉涛（陕西科技大学机电工程学院 陕西 西安 710021）摘要：本次设计首先完成原车的总体结构分析和电路图的绘制，在原车的基础上融入新的自动控制系统，选定以单片机微控制器的作为核心进行运动控制系统设计。设计过程如下：首先，搜集关于AGV的资料，了解AGV的国内外发展现状及趋势，对课题有一个明确的把握，同时熟悉电动车的驱动系统原理及其控制方式，掌握本课题设计中所用到的辅助软件并能熟练使用；其次，通过对原车相关资料的学习及对车体必要的拆卸，对原车进行总体结构分析，包括车的主要部件构成，各部件作用及相互之间的连接关系。在此基础上，通过对线路的实际观察、电流检测及线路去向检测，绘制出原车的总体电路图，从而对该观光车的构造有较全面的认识，并对下一步的改造设计打好基础；再次，设计电机驱动部分。本次设计中包含两种电机，驱动电机和转向电机，要能够实现小车的前进、后退，及转向角度的控制，转向需要编码器作为角度测量反馈。驱动电机上装有旋转编码器，能对小车的速度进行实时检测；最后，CAN总线传输设计。确定CAN信息格式，本车作为CAN接收时，接受上位机控制指令，作为发送器时，发送本车运行状态参数。关键词：AGV，电动车，单片机，伺服驱动，转向控制，速度检测，CAN通信The Design of Servo Operation Control System of AGV Sightseeing VehicleABSTRACT：This design first to complete the original car circuit diagram and the drawing of the overall structure of the analysis, on the basis of the original car into new automatic control system, selected by single-chip microcontroller as the core of motor control system design. The design process is as follows:First of all, to gather information about AGV, understanding domestic and foreign development present situation and trend of AGV, has a clear grasp of subject, at the same time familiar with the electric drive system principle and control mode, control ancillary software used in the design of this topic and can skilled use.Secondly, through the study and the materials of the original car to car body necessary disassembly, overall structure of the original car was analyzed, including the car key components, components and the connection of the relationship between each other. On this basis, through actual observation, the current detection of line and line to detect and map out the totality of the original car circuit diagram, and the structure of the driving have more comprehensive understanding of, and a basis for the retrofit design of the next step.Again, the design of motor drive part. This design contains two kinds of motor, drive motor and steering motor, to be able to implement the car move forward, backward, stop, and control the steering Angle, steering need encoder as feedback Angle measurement. Rotary encoder mounted on the drive motor, which can real-time detection of the speed of the car.Finally, the CAN bus transmission design. Determine the CAN message format, as on the local CAN receive, accept the upper machine control instruction, as a sender, sending running on the local state parameter.KEYWORDS: AGV, electric cars, microcontroller, servo drive, steering control, speed detection, CAN communication1 原车总体结构分析及电路图测绘首先先搞清楚原车电路的重要构成部件；然后找出整个电路的正负极；随后由电源正极出发，依次查看器件的连接关系，直到到达负极，这样就把电路图的主线路绘制出了；接着在将于主线路上部件相接的其他部分依照接线关系绘制进电路图；最后将剩下的线路的去向查明，并检查整图。各种器件型号及相关备注:1） 电机控制器：品牌名为珠海英博尔电气，型号为ipMC1268-4840。其中S0为电机他励线圈接入端，S1是接触器端子，4为负，3为正，黄黑线接继电器。S2是开关接触器，1接棕线，2接绿线，3接黄线。S3是是加速器端子，1接黑线，2接蓝线，3接红线，4接粉线，1与2之间测得电压04.7V，其中1接05V信号，2接地。S4为传感器端子；2） 电子油门：即速度控制器，ipPD霍尔式-48V，红线接正，黑线接负，黄线接开关量，蓝线接信号；3） 电机：型号为ZT4A-48K，功率4KW，电压48V，电流104A，转速为2800r/min，编号为11044811，配速度传感器CJQ-A；4） 继电器：与电机控制器相连，型号为ZJ200D/40DO，直流输出；5） 充电器：型号为ipCHPC-4830；6） 车头电源：型号IPDC-1225（输出12V，25A，输入48V），黄线输入，红线输出，黑线为中线；7） 电源：每组6V的充电电池，共八组；8） 刹车：前后轮液压传递，纯机械结构。2 油门控制部分在PWM调速系统中，一般可以采用定宽调频、调宽调频、定频调宽三种方法控制脉冲的占空比，但是前两种方法在调速时改变了控制脉宽的周期，从而引起控制脉冲频率的改变，当该频率与系统的固有频率接近时将会引起震荡。为避免之，设计采用定频调宽改变占空比的方法来调节直流电动机电枢两端电压。将四个八位PWM输出通道级联成两个16位的PWM01、PWM23通道，本次设计只实现单向调速，一个通道是输出05V电压，一个始终是0V。由于原车的电机控制器不提供驱动电流，因此采用驱动芯片MC33886进行功率放大，输出接口分别接电机控制器加速器端子的S3-1，S3-2。3 车速检测部分1) 输入捕捉计数方式通过输入捕捉模块，进行脉冲输入捕捉，在中断程序中通过全局变量进行计数，每捕捉到一个脉冲进行一次计数，在单位时间内读取输入捕捉中断程序计数变量的计数值。2) 脉冲计数器方式通过脉冲累加器进行脉冲输入捕捉，模数计数器设定为单位时间中断，在模数计数器中断程序中读取脉冲累加器的计数数值。脉冲累加器可以选用16位脉冲累加器。也可以用8位的脉冲累加器。3) 模数计数器进行定时每500MS读取一次脉冲数。读取这500MS中的脉冲数即可算出输出速度。4）本次设计所用方案a) 旋转编码器选用的是YZ30D-4S-2NA-200，该旋转编码器旋转一周，输出200个脉冲。b) 使用输入捕捉通道1进行脉冲的捕捉，设定位下降沿捕捉方式，开启输入捕捉中断，在中断程序中对全局变量iPulesNumAll进行计数，每进入一次中断程序，变量iPulesNumAll加1。c) 使用模数计数器进行定时，定时时间为500ms，当达到500MS后，读取iPulesNumAll中的数值，即可通过公式计算出速度。定时过程中，既可以直接定时500MS，也可以定时1MS。在定时1MS的方案中，通过设定一个全局变量或静态变量iSpeedNum进行计数，当计数到500后再读取iPulesNumAll中的数值。速度公式：V =（车轮周长*总脉冲数）/（旋转编码器脉冲数*定时周期）=(iWheelGirth*iPulesNumAll)/(iPulesNum*iSpeedTime)=(iWheelGirth*iPulesNumAll)/(200*0.5)4 转向控制部分本次设计由控制器控制DT驱动器，再由驱动器控制电机，正反转也就是小车的左右转由驱动器的CW、CCW两个开关量控制，单片机的两个级联的16位PWM通道PWM45、PWM67给电机驱动器提供脉冲信号，占空比一定，即转向电机的速度不变，通过输出的脉冲数控制的电机的转向角度，采用光电式旋转编码器对电机进行双相角度反馈，用接近开关作为电机中心的参考点，单片机的PT0、PT7引脚作为编码器AB相脉冲输入通道。5 CAN通信部分CAN信息包分为两部分：信息部分和数据部分。头两个字节为信息部分，其前十一位为标识符，标识符中的前八位用作接收判断，应包含本信息包的目的站地址。然后是一位RTR位（应设为0），最后是四位的DLC（数据长度位，即所发数据的实际长度，单位：字节）。其余八个字节是数据部分，存有实际要发的数据。构成一帧的帧起始、仲裁场、控制场、数据场和CRC序列均借助位填充规则进行编码。当发送器在发送的位流中检测到5位连续的相同数值时，将自动地在实际发送的位流中插入一个补码位。MC9S12XS128有一个CAN总线接口，使用芯片TJA1050，该芯片与芯片内的CAN模块相连来实现CAN通信的功能。采用CAN标准报文格式，微控制器与上位机之间的数据传输用三个字节的长度，一个字节为油门数据，转向角度数据占用一个字节，小车的状态控制数据占用一个字节的前五位（前进、后退、左转、右转、停止）