基于STM32的四轮移动平台系统研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:hfwandy
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随着当今制造技术和控制技术的迅速发展,智能化机械装备越来越多地应用于日常工业生产和农业作业活动当中。移动平台系统作为智能化机械装备技术的重要组成部分,对于改革工农业生产作业方式、加快促进现代制造产业的发展有着不可替代的作用。我国对于自动化移动平台系统的研究起步较晚,虽然已经取得了一定成果,但与国外相比依旧存在一定的差距。因此,本文通过比较国内外移动平台系统的研究成果,针对目前移动平台系统研究所关心的环境适应性、行走灵活性、结构简单和功能扩展性进行具体研究,将嵌入式控制技术、轮毂电机驱动控制技术、数模信号转换控制技术、四轮驱动控制技术、上位机数据监控技术、实时性操作系统技术等融为一体,提出了一套基于STM32的四轮移动平台系统方案。本文通过采取合理的驱动控制方案,简化了移动平台系统的结构,通过搭建稳定安全的硬件与软件系统,将单轮闭环控制算法与四轮驱动控制策略高效地实现,增强了移动平台系统的环境适应性、行走灵活性和功能扩展性。硬件电路方面,主控芯片采用意法半导体公司的STM32F103VET6,电机驱动控制通过数模转换控制电路和驱动信号放大电路产生三路具有一定相位差的上下桥臂驱动信号,经过三相六桥驱动电路最终完成对无刷直流电机的驱动控制。设计了电流检测电路、电池电量检测电路和模数转换控制电路来采集系统的运行参数,同时为实现人机交互使用了PS2无线手柄,为实现信号的隔离设计了隔离电路,为实现系统的其他各项功能设计了串口接口控制电路、存储电路、报警电路和扩展功能接口电路。为保证系统的安全性,电源系统分为驱动电源和主控电源。软件系统方面,基于嵌入式实时操作系统FreeRTOS进行开发,其中上位机软件基于Python语言,在集成开发平台Pycharm上完成,同时结合PID算法控制器速度闭环控制和四轮驱动控制策略来完成整个系统的核心行走功能,进一步保证了移动平台系统的稳定性与可靠性。四轮移动平台系统经过硬件、软件和系统整体测试,各项功能的实现基本达到预期效果,具有较强的环境适应性、行走灵活性、结构简单且功能可扩展,为国内有关移动平台系统的研究提供了很好的样本参考。
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