【《自主导航车辆的油门控制系统总体设计案例》1800字】

自主导航车辆的油门控制系统总体设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u2699自主导航车辆的油门控制系统总体设计案例 151781.1设计思路 1205861.2设计原则 2214581.3系统结构 41.1设计思路1.1.1自主导航车辆设计思路自主导航车辆通常是指一种可以基于无人驾驶的能够实现精准操作、高效作业的农业智能移动平台，也可以叫做智能化农业车辆。与传统的农业车辆相比较，自主导航车辆更信息智能化，可以在无人驾驶的情况下自主作业，相较于人力劳动，自主导航车辆能够更加稳定精准地掌控好行驶方向以及作业间距，降低农业生产成本，提高工作效率[21]。目前就自主导航车辆的研究方向分成两个方向。第一种是直接在原有的传统农业车辆基础上进行改造，这种方法的优点在于研究成本不高，在研究技术还不太成熟的情况下大量投入科研生产使用也不会造成太多的废物资源浪费；缺点在于在传统的农业车辆上进行改造控制难度也被提高了。第二种是直接设计新型的农业机器人，但是这种方向相较于第一种而言，经济性不高，但是操作工序变得更为简易了。自主导航车辆所涉及的研究技术较为繁杂，其中最为主要的技术是通过导航系统来控制车辆进行自主作业。由于试验条件的限制，本次油门控制系统将不做自主导航车辆整车试验。1.1.2油门控制系统设计思路本次设计主要是基于自主导航车辆的油门控制，虽不如自主导航技术来得重要，但也是众多设计系统中必不可少的一部分，这关系着自主导航车辆能否安全稳定的运行。首先通过学习了解常见的车辆电子油门技术所涉及的执行元件，对电子控制单元、驱动电机和电动推杆进行了解。整车电子控制单元ECU是车辆电子控制系统的关键部件，它可以接受到传感器或者其他装置的输入信号，并且能够将模拟信号转换成数字信号，变成计算机能够接受的信号。电子控制单元ECU一般由输入接口电路、微处理器和输出接口组成。输入接口用来接收外部传感器与微处理器之间的信息传递；微处理器在车辆上一般是指单片机，具有小型化、功能强、可靠性高、性价比高等优点；输出接口将计算机做出的决策指令转变成控制信号来驱动执行元件进行工作。本文设计中提到的继电器控制板可以模拟整车的控制单元ECU。驱动电机按照电动机的工作原理可以分成直流电机、伺服电机和步进电机三种，直流电机的调速性能良好，并且有较大的起动转矩，响应快速，所以本系统设计将会在直流电机的基础上进行自主导航车辆油门控制系统设计。电动推杆是电动机通过一对齿轮减速后带动一对丝杠螺母把电机的旋转运动变为直线运动，利用电动机正反转完成伸缩动作的装置。电动推杆的推力和拉力相等，电动推杆通过改变杠杆力臂长度可以增长行程。在本次系统设计中要求电动推杆内设有过载自动保护装置，当推杆行程到极限位置时，推杆自动停机工作，达到超载保护作用，使电机及构件不被损坏，但不可以用此做行程开关使用。因此要求在被推拉的构件装有开关，或着在电动推杆上装外接行程开关装置，以控制推杆正常起停。基于对车辆电子油门基础设备的了解学习，设计本文的油门控制流程图，如图2-1所示。图2-1油门控制流程图Figure.2-1Throttlecontrolflowchart1.2设计原则将自主导航车辆油门控制系统划分为三个模块，分别是继电器控制电机模块、电机控制电动推杆模块、电动推杆控制油门开度模块。图2-2油门控制模块框图Figure.2-2Blockdiagramofthrottlecontrolmodule电机正转的原则在于输入的电流为正向流入，可以表现在电机与电源电压正接；电机反转的原则在于输入的电流为反向流入，可以表现在电机与电源电压反接。继电器控制电机模块通过继电器控制板来实现电机的正反转，即利用继电器控制板内部的2路继电器的常开、常闭、公共端点的状态来控制在电源电压稳定输入的情况下电流输入方向的变化。控制电机正转的时候继电器的状态为常开1闭合，常闭1断开，公1接“+”，常开2断开，常闭2闭合，公2接“-”；控制电机正转的时候继电器的状态常开1断开，常闭1闭合，公1接“-”，常开2闭合，常闭2断开，公2接“+”，工作原理图如图2-3所示。通过继电器的端口状态变化来控制电机正反转的指令将会通过串口通信进行发送与接收。图2-3继电器控制电机模块Figure.2-3Relaycontrolmotormodule电机控制电动推杆模块在本文设计中表现在利用电机正转的时间信号来表示电动推杆外伸的时间信号，利用电机反转的时间信号来表示电动推杆内缩的时间信号；电动推杆控制油门开度模块在本文设计中表现在通过设计电动推杆伸缩的时间信号与油门开度之间的函数模型，对油门开度的变化通过