Система управления движения беспилотного транспортного средства
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
крена в диапазоне углов -30..+30 и угловых скоростей в диапазоне - 0,5...+0,5[рад/с].
Также входной является информация о заданном (требуемом) угла крена узад и требуемом значении высоты wхзад, принимая в последовательном коде в стандарте К.8-232.
Выходной информацией является однополярный сигнал U? управляющего воздействия, также приведенный к диапазону амплитуд 0..12В. Так же потребуется предварительная обработка -дифференцирование.
Поэтому для приёма и выдачи информации нам потребуется ЦАП и АЦП. Заданный период дискретности составляет Т0=0.04с=50000мкс. Стандартная тактовая частота используемого микроконтроллера МП ATmega8, следовательно, период импульсов для таймера МП ATmega8 составит Ти=1мкс. Максимальный интервал времени, реализуемый таймером Тмах=65535мкс. Поскольку Тмах>То, то данный период дискретности может быть реализован аппаратными средствами МП ATmega8.
Принципы проверки достоверности информации с датчиков не регламентируются, однако можно ввести проверку правильности передачи данных по последовательном интерфейсу на основе простейшего метода контроля бита четности количества единиц.
. Конструкторская часть
Целью данной работы есть проектирование системы управления беспилотным транспортным средством в режиме посадки. Микроконтроллерный блок представляет собой микропроцессор с программой работы, которая реализует получение данных с датчиков системы, их обработку и передачу на компьютер.
Рисунок 2.1- Функциональная схема системы управления углами атаки и тангажа
.1 Разработка принципа функционирования микропроцессорного блока
На рис. 2.2 представлена упрощенная схема системы управления
Рисунок 2.2 Упрощенная функциональная схема разрабатываемой системы
Принятые на рис. 2.2 сокращения:
ПЭВМ - персональная электронно-вычислительная машина;
КОНТРОЛЛЕР - устройство обрабатывающее информацию;
ИМ - исполнительный механизм;
ОАУ - объект автоматического управления;, COM - Каналы связи контролера и ПЭВМ;ДУС - напряжение на выходе ДУС, В;ДУ - напряжение на выходе ДУ, В;
Разработанная система имеет 2 последовательно расположенных контура управления: на управляющий вычислитель (контролер) приходит 2 сигнала (с ДУС и с ДУ), в свою очередь контролер должен формировать один сигнал управления на оба контура.
Вывод: контролер должен иметь 4 входа для приема и обработки сигнала информации, действующих значений управляемых параметров контура и один выход для передачи сигнала управления на контуры управления.
.2 Разработка функциональной схемы управляющего вычислителя
Рисунок 2.3-Функциональная схема управляющего микропроцессорного блока
На рис. 2.3 использованы такие условные обозначения:
МП - мультиплексор;
АЦП - аналогово-цифровой преобразователь;
БП - блок питания;
КР - кварцевый резонатор;- блок (сигнал) сброса программы в контролере;
ВА - внутренняя архитектура ПЭВМ;
ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь;
ИМ - исполнительный механизм.
.3 Выбор функциональных элементов контролера системы
Теперь рассмотрим рабочие элементы и принципы их работы в данной функциональной схемы.
.3.1 Источник тактового сигнала
Кварцевый резонатор представляет собой источник тактового сигнала, который служит для подачи тактовых импульсов МП для его синхронизации. На рис. 3.4 представлена принципиальная схема такого устройства, созданного на основе КР с частотой 14.745 МГц, подключенного по схеме со средней точкой.
Рисунок 2.4 - Источник тактового сигнала.
КР, подключенный к внешним выходам МП Х1 и Х2, управляет работой внутреннего генератора, который формирует внутренние сигналы синхронизации. На основе этих сигналов устройство управления МП формирует машинный цикл фиксированной продолжительности.
Выберем КР типа НС49/S с частотой 16 МГц, эквивалентным сопротивлением25 Ом и рабочим диапазоном температур от -10 до +60 С.
.3.2 Микропроцессор
Для спроектированного управляющего вычислителя выберем микропроцессор АТmega8. На рис.3.5 представлено графическое обозначение выбранного МП
Рисунок 2.5 - Графическое представление МП ATmega8
Назначение выводов:- сброс микропроцессора;
РB1- РB7 - выводы порта РB;
РC1 - РC7 - выводы порта РC;
РD1 - РD7 - выводы порта РD;/TXD - вход и выход UART;, INT1 - входы внешних прерываний;
Т0,Т1 - входы таймеров;
ХTAL1/ХTAL2 - выводы для подключения источника тактового сигнала;- заземление;- питание;- аналоговое заземление;- аналоговое питание;- вывод питания АЦП.
Выбор данного МП обусловлен следующим:
наличие 8 Кб ПЗП программ с возможностью перепрограммирования;
возможность работы на низких тактовых частот, что очень важно в системах реального времени;
Микропроцессор имеет следующие характеристики:
согласование с устройствами семейства MCS-51;
циклов стирания/записи;
напряжение питания 5+20%В;
три уровня блокировки памяти программ;
программирования линии ввода/вывода;
два 16-разрядных таймера/счетчика;
шесть источников сигналов прерывания;
программируемый последовательный канал UART;
промышленный диапазон температур -40СтАж85С.
Микропроцессор выпускается в корпусе типа PDIP, что позволяет устанавливать микросхему как на контактную площадку.
.3.3 ЦАП
Выбираем 12-разрядный ЦАП AD7845. Данный АЦП выбрали исходя