电动代步车行驶控制系统的研究与开发

论文摘要

随着世界人口老龄化问题的日益突出,为老年人的生活提供方便的电动代步车近年来得到了较快的发展。开发结构简单、操纵方便、安全可靠、性价比更好的老年人用新型电动代步车具有重要的现实意义和市场前景。本论文针对一种既适合户外又方便户内使用的新型电动代步车的行驶控制问题进行深入分析的基础上,研究开发出了相应的行驶控制系统。本论文研究的主要内容:①新型电动代步车差速转向控制系统的原理分析和计算仿真,包括新型电动代步车差速转向系统的运动模型的建立和分析、MATLAB计算环境下的PID控制仿真;②新型电动代步车行驶控制系统的硬件开发,包括行驶控制器电子电路(电机驱动电路、电机转速检测电路、电机保护电路、通信模块、升降电机、摆动电机的控制电路、各种开关控制等)的原理设计、元器件的选择、印刷电路板的制作,控制器的硬件调试与分析;③新型电动代步车行驶控制系统的软件开发,包括电机PWM调速控制模块、电机转速检测模块、基于PID的差速转向控制模块、与前端单片机的通信模块、电机保护模块、中断处理模块等的开发和调试;④新型电动代步车行驶控制系统的试验分析与开发总结。本论文研究开发的行驶控制系统经过初步调试和实验验证,证明了所提出的控制方法正确、硬件和软件的设计和开发是有效的,在此基础上进一步改进后,可应用于新型电动代步车产品。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 电动代步车研究开发的背景
• 1.1.1 电动代步车在国外的兴起
• 1.1.2 电动代步车在国内的发展
• 1.2 新型电动代步车的构想与发明
• 1.3 本论文研究的目的和主要内容
• 2 电动代步车差速转向系统与控制分析
• 2.1 电动代步车差速转向系统的构成
• 2.1.1 新型电动代步车总体结构概述
• 2.1.2 电动代步车差速系统的组成
• 2.1.3 差速转向系统的优点
• 2.1.4 电动代步车差速系统控制方案
• 2.2 电动代步车差速转向的运动学模型
• 2.3 直流电动机调速
• 2.4 基于速度闭环控制的电动代步车差速转向仿真
• 2.4.1 PID 控制器简介
• 2.4.2 MATLAB 和ADAMS 计算环境下差速转向的联合仿真
• 2.5 本章小结
• 3 电动代步车行驶控制系统的硬件设计与开发
• 3.1 电动代步车电子系统硬件的构成
• 3.2 行驶控制系统的元件选择
• 3.2.1 行驶控制系统的单片机选择
• 3.2.2 行驶控制系统的驱动电机选择
• 3.3 电动代步车电机驱动电路的设计
• 3.4 与驱动电机电路相关的其它电路设计
• 3.4.1 电源电路设计
• 3.4.2 行驶速度的检测电路设计
• 3.4.3 电机保护电路设计
• 3.5 电动代步车转向角度的检测与电池电量的监测
• 3.5.1 转向角度的检测
• 3.5.2 对电池电量的采集
• 3.5.3 A/D 采集电路
• 3.6 电动代步车的操作信号的输入与显示
• 3.6.1 电动代步车LCD 显示
• 3.6.2 电动代步车的键盘输入
• 3.7 行使控制系统的通信模块的设计与开发
• 3.7.1 RS232 串行通信方法
• 3.7.2 对外部用电器控制使用的SPI 串行通信
• 3.8 限位开关信号输入电路设计
• 3.9 PCB 布线设计
• 3.10 硬件电路的测试结果
• 3.10.1 电源转换电路
• 3.10.2 主电机驱动电路上的PWM 信号
• 3.10.3 速度测试实验
• 3.10.4 两个子系统之间的通信测试
• 3.11 电动代步车硬件开发中的失败教训
• 4 电动代步车行驶控制系统的软件设计
• 4.1 电动代步车的实时控制要求
• 4.2 行驶控制软件框架结构的设计
• 4.2.1 行驶控制软件功能设定
• 4.2.2 控制程序流程图
• 4.3 行驶控制软件各模块的具体实现
• 4.3.1 中断程序模块的设计
• 4.3.2 串口通讯模块的设计
• 4.3.3 差速转向程序模块的设计
• 4.4 本章小结
• 5 设计开发总结与展望
• 5.1 设计开发总结
• 5.1.1 本论文的主要成果
• 5.1.2 本论文研究的存在问题和不足之处
• 5.2 进一步研究和展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录