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基于模糊控制的智能競(jìng)速車舵機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2011-05-04 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

目前,汽車正向自動(dòng)化、化方向發(fā)展,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋線行駛、自實(shí)現(xiàn)路徑變化功能,并在可靠性基礎(chǔ)上快速行駛,在工程及物流等實(shí)際生產(chǎn)中得到越來越多的應(yīng)用。車模的開發(fā),為車輛尋線行駛功能的實(shí)現(xiàn)提供了可借鑒的方案和方法。本文對(duì)車模舵機(jī)進(jìn)行優(yōu)化,提出了一種的舵機(jī)轉(zhuǎn)向方法。

各種方法分析

目前,人們所采用的自動(dòng)控制方法大致分為三種:經(jīng)典控制、現(xiàn)代控制和控制。

經(jīng)典控制是人們常用的控制方法,是以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)的。一般的工業(yè)生產(chǎn)過程較多屬于線性定常系統(tǒng),故可以用經(jīng)典控制方法來控制,經(jīng)典控制方法最典型的就是pid控制方法[1-3]。其調(diào)節(jié)品質(zhì)取決于pid控制器各個(gè)參數(shù)的整定。但是這種控制方法只能解決線性定常系統(tǒng)的控制問題。

現(xiàn)代控制理論可以解決時(shí)變系統(tǒng)的控制問題,在時(shí)變系統(tǒng)中,輸入量和輸出量的關(guān)系隨時(shí)間的變化而變化。故而現(xiàn)代控制理論在航空航天和軍事上有很大的作用。現(xiàn)代控制方法以狀態(tài)方程為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)。

控制[4-5]是自動(dòng)控制發(fā)展的高級(jí)階段,是人工智能控制論、系統(tǒng)論和信息論的多種學(xué)科的高度綜合與集成,是一門新的交叉前沿學(xué)科。智能控制無需人的干預(yù)就能夠獨(dú)立驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的控制方法。目前,智能控制技術(shù),如神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù),控制技術(shù),遺傳算法優(yōu)化技術(shù),專家控制系統(tǒng),規(guī)則的仿人智能控制技術(shù)等已進(jìn)入工程化和實(shí)用化。

控制方案的選取

經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制,要求建立一套精確的數(shù)學(xué)模型,然而在實(shí)際應(yīng)用中,有些復(fù)雜過程難以求取數(shù)學(xué)模型或根本無法求取其數(shù)學(xué)模型。智能控制是利用人的經(jīng)驗(yàn)來控制復(fù)雜過程的一種方法,并不斷完善和發(fā)展。控制[6-8]是智能控制方法中的一種,智能車采用模糊控制,有如下優(yōu)點(diǎn):

(1)無需預(yù)先知道被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型。

(2)控制規(guī)則以人的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)表示,容易掌握。

(3)對(duì)被控對(duì)象的參數(shù)變化有較強(qiáng)的魯棒性。

(4)控制知識(shí)是以人的語(yǔ)言形式表示,有利于人機(jī)對(duì)話和系統(tǒng)的知識(shí)處理,從而有利于系統(tǒng)處理的靈活性和機(jī)動(dòng)性。

智能車方案

智能車前輪轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)要求

智能車模以穩(wěn)、快、準(zhǔn)為目標(biāo),即要求模型車速度及行駛路線穩(wěn)定,算法反應(yīng)和速度、角度調(diào)節(jié)快,以及速度控制和檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量準(zhǔn)確,所以設(shè)計(jì)過程中,檢測(cè)部分必須選擇性能可靠、反應(yīng)速度快的傳感器,并使用智能算法控制車輛行駛[9-11]。

紅外傳感器的布置

針對(duì)白色底色寬60cm,標(biāo)識(shí)黑線寬2.5cm的道路條件,本設(shè)計(jì)采用7對(duì)紅外傳感器進(jìn)行道路識(shí)別,每個(gè)紅外傳感器間隔2.5cm,成水平直線排列,以保證只有一個(gè)光電管信號(hào)在黑線內(nèi)為穩(wěn)定目標(biāo)。這樣,就可以依據(jù)識(shí)別信號(hào),將偏轉(zhuǎn)角度劃分為7個(gè)級(jí)別。

舵機(jī)控制模塊

采用hs-925型舵機(jī)來控制智能車前輪的轉(zhuǎn)向,其特點(diǎn)為扭力大,穩(wěn)定性好,控制簡(jiǎn)單,便于和數(shù)字系統(tǒng)接口,控制角度精確。

舵機(jī)工作原理

(1)舵機(jī)結(jié)構(gòu)包括減速齒輪組,位置反饋電位計(jì),直流電機(jī)和控制電路等。

舵機(jī)工作原理如圖1所示,減速齒輪組由電機(jī)驅(qū)動(dòng),其輸出軸帶動(dòng)一個(gè)線性的比例電位器作位置檢測(cè),該電位器把轉(zhuǎn)角線性地轉(zhuǎn)換為電壓并反饋給控制線路板,控制線路板將其與輸入的控制脈沖信號(hào)比較,產(chǎn)生糾正脈沖,并驅(qū)動(dòng)電機(jī)正向或反向轉(zhuǎn)動(dòng),使齒輪組的輸出位置與期望值相符,從而達(dá)到使伺服馬達(dá)精確定位的目的[12-13]。



圖1 舵機(jī)工作原

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