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PLC平面运动控制研究+智能小车总体设计+ 控制系统硬件设计

更新时间:2014-5-15:  来源:毕业论文

摘要 智能小车的研究设计涉及多个学科,包括机械、电子、无线通信、计算机自动控制和人工智能等。智能小车的技术难点很多,运动控制是其中之一。
论文首先进行市场调研,对智能小车的运动控制功能作一些简化,并建立相应的机械模型。结合设计要求和实际的路径模型,对运动模型进行了研究,并对运动模型进行了数学分析与推导。
然后根据建立的运动模型和数学分析,设计运动控制的算法。运动控制算法的主要控制对象是速度与行程。在运动控制算法的设计中,主要设计了串口数据处理算法、速度半闭环控制算法、行程半闭环控制算法等。
最后制作了智能小车的实物模型。两个后轮分别由两个直流电机驱动,前轮为两个万向轮。控制的方式有两种:一是计算机串口控制,二是无线遥控。智能小车还具有一定的避障能力。遇到障碍物会立刻停止运动,并发出警示声音。运动状态有相应的LED灯指示,转弯、停止运动状况时, LED均有不同有输出。本文来自六.维,论-文·网原文请找腾讯752018766
智能小车运动控制的重点是基于PLC的两个电机的转动速度与方向的控制。论文进行的主要工作有:建立和分析了智能小车的运动模型,基于运动模型与串口控制和无线遥控,设计了相应的运动控制算法。这对于移动机器人的运动控制、智能汽车的运动控制等,具有一定的参考价值。

关键词:智能小车  PLC  运动控制  直流电机  传感器

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Abstract
The research and design of intelligent vehicle refers multi-subject,including mechanism, electronic, wireless communication, automatic control and artificial intelligent , etc. There are many technical difficulties existed in intelligent vehicle design, the motion control is one of them.
First, based on the investigation, a simplification of motion control functions and mechanical model of intelligent vehicle have been proposed. With the design requirements and the actual path model, motion model and mathematical analysis and derivation are studied in the paper.
Second, a motion control algorithm has been suggested based on motion model and mathematical analysis. The main target of control algorithm is to control the speed and real action time. In the design of motion control algorithm, serial data-processing algorithm, half-closed loop speed control algorithm and half-closed distance control algorithm are described.
Finally, a real model of intelligent vehicle is made. Two rear-wheels are driven by two DC motors, tow front-wheel are free. Two control modes are put up: the computer serial port control and the wireless remote control. Intelligent vehicle also has the ability of avoiding obstacle. It will stop moving and excite the alarm message when it encounters obstacles. LED lights are used to instruct the movement. When intelligent vehicle turns or stops, the LED lights have the different status.
The focus of intelligent vehicle’s control is to control the speed and direction of two DC motors based on PLC. The paper mainly includes the following contents: the establishment of motion model of intelligent vehicle; the serial control and wireless remote control based on motion model; the design of motion control algorithm. All above may have some reference values to future researches on mobile robot and intelligent vehicle, etc.

Key Words: Intelligent Vehicle   PLC   Motion Control   DC Motor   Sensor
 
目    录
第1章  绪论  1
1.1  问题的提出 1
1.2  国内外研究状况 3
1.2.1  国外智能汽车的发展状况 3
1.2.2  国内智能汽车的发展状况 4
1.3  论文主要工作 5
第2章  智能小车总体设计 6
2.1  运动功能分析 6
2.1  模型建立 6
2.1.1  机械模型 6
2.1.2  路径模型 8
2.1.3  运动模型  10
2.3  运动模型分析  11
2.3.1  运动控制量分析  11
2.3.2  运动模型数学分析  12
2.3.3  小结  15
2.4  控制系统总体设计  15
第3章  控制系统硬件设计  16
3.1  控制系统方案确定  16
3.2  直流电机控制  17
3.2.1  直流电机基本概念  17
3.2.2  直流电机调速  18
3.2.3  H桥调速电路  18
3.3  红外反射传感器  22
3.3.1  防撞传感器选择  22
3.3.2  反射式红外传感器的原理  23
3.3.3  反射式红外传感器的参数及应用  24
3.4  光电编码器  25
3.4.1  光电编码器原理  25
3.4.2  旋转编码器  26
3.5  系统硬件配置  27
第4章  控制系统软件设计  29
4.1  PLC及编程软件概述  29
4.1.1  PLC概述  29
4.1.2  FPWIN GR编程软件简介  30
4.1.3  FPWIN GR编程语言  31
4.2  控制系统流程  31
4.2.1  无线遥控  31
4.2.2  串口控制  32
4.2.3  程序总体流程图  32
4.2.4  PLC的I/O配置  33
4.3  无线遥控程序设计  34
4.4  串口控制程序设计  35
4.4.1  串口数据预处理  35
4.4.2  串口数据保存  35
4.4.3  速度控制  35
4.4.4  行程控制  42
第5章  智能小车操作  46
5.1  无线遥控操作  46
5.2  串口控制操作与设置  47
5.2.1  上位机串口通信软件操作  47
5.2.2  PLC的串口设置  49
5.2.3  串口数据格式  50
5.2.4  高速计数器设置  51
结论  53
致谢  54
参考文献  55
附录1  智能小车控制电路原理图  57
附录2  PLC程序图 58
附录3  智能小车实物外观  63
附录4  实习报告 65,2633

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