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二自由度越野车遥操作控制系统研究

郝伟杰  
【摘要】:随着经济的发展和生活水平的提高,人们开始更加关心作业人员的安全性问题,对危险区域的作业安全性提出了更高的要求。如果能够将作业人员从危险区域中解放出来,让机器代替其进行危险区域的作业,这样将会大大提高作业的安全性,避免人员伤亡,减少财产损失。本文所研究的二自由度越野车遥操作控制系统,是在不影响原车辆手动操作功能的前提下,作业人员通过遥控装置实现远距离操作,完成对危险区域的侦查和排险工作,因此该研究对于一些工程车辆遥控改装具有一定的指导意义。 本论文通过对车辆的基本情况以及遥操作控制系统工作原理的探讨,根据被控车辆的基本情况,建立数学模型,并结合相应的控制方法,对遥操作控制系统进行总体设计。硬件设计内容主要包括相关元器件的选择和性能分析,接口电路、外围电路的设计,以及一些实际应用电路的设计。软件设计分为主端控制系统软件模块设计和从端控制系统软件模块设计,主端控制系统模块包含数据采集程序、档位读取程序、数据处理程序、发送数据程序这四个主要的程序,从端控制系统软件主要包含数据接收程序和数据识别程序。 为检验遥操作控制系统的设计结果,进行仿真模拟和实验研究。采用仿真软件PROTEUS对数据转换系统进行仿真和性能分析。通过对输入信号和数据转换输出信号之间的比对,发现经转换后的信号对输入信号稳定跟随。通过对伺服系统进行仿真,结果表明伺服系统的控制稳定性良好,响应速度快,满足系统要求。并对无线收发系统做了实验,发现信号传输效果良好,传输可靠距离大约在100米左右,在实际的工业控制中有一定的实际应用价值。 通过对二自由度越野车遥操作控制系统进行研究,以单片机作为无线控制系统的核心,在不改变原来手控功能的前提下,用较低的成本实现了车辆的遥控功能,经验证数据转换的跟随性能好,数据传输的速率快,可靠性较高,整体控制性能不错,在工业控制中有一定的实用价值。


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