發(fā)布時間：2017-04-20 22:23

  本文關(guān)鍵詞：智能代步車體感操控及驅(qū)動系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：傳感、控制和電力驅(qū)動的相互結(jié)合衍生出一批新穎的個人代步工具,為出行提供了更多的選擇,方便了人們的生活。這些代步工具的駕駛方式主要分為體感控制和手動控制兩種,其中使用體感控制的智能代步車具有結(jié)構(gòu)簡單,功能新穎,可操作性強的特點,是目前個人代步交通工具領(lǐng)域的一個重要研究方向。體感控制技術(shù)的核心是姿態(tài)的檢測,本文利用MEMS傳感器體積小易于集成的特點,使用MEMS三軸加速度計,三軸磁力計和三軸陀螺儀組成姿態(tài)檢測系統(tǒng)。為了提高測量精度,建立了測量誤差模型,對相關(guān)傳感器進行了校正。同時,結(jié)合慣性導航及數(shù)字濾波技術(shù),根據(jù)這三種傳感器在測量加速度,地磁和角速度上的不同特點,進行數(shù)據(jù)融合,進一步提高姿態(tài)檢測的準確性,并通過Matlab對融合算法的性能進行了對比分析。另外,智能代步工具對驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性和緊湊性提出了更高的要求,無刷直流電機是一種應(yīng)用趨勢。本文以具有梯形反電動勢的三相四極有感無刷直流電機為本體,根據(jù)負載情況和所使用電機的相關(guān)參數(shù)在Simulink中建立了完整的電機、驅(qū)動、轉(zhuǎn)速PID和電流滯環(huán)控制器的仿真模型,對智能代步車驅(qū)動系統(tǒng)工作時的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、電流和反電動勢等特性進行了研究。同時,對包括三相逆變橋、信號轉(zhuǎn)換和隔離、供電單元以及電壓電流檢測單元的驅(qū)動系統(tǒng)硬件電路進行了設(shè)計。在此基礎(chǔ)上,以TMS320F28335 DSP作為控制器,編程實現(xiàn)了電機的驅(qū)動和控制。仿真和實驗結(jié)果表明,經(jīng)過校正后,MEMS傳感器的測量精度得到提高,融合算法的運用使姿態(tài)檢測的結(jié)果更加準確,增強了姿態(tài)檢測系統(tǒng)對振動和加減速的抵抗能力;無刷直流電機在基于DSP的數(shù)字PID控制下運行穩(wěn)定,響應(yīng)迅速,噪音很小,使智能代步車具備了良好的體感操控能力和電動行駛能力。
【關(guān)鍵詞】：MEMS傳感器 姿態(tài)檢測 無刷直流電機 數(shù)字PID
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U48
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-13
• 1.1 課題來源8
• 1.2 課題背景及意義8-9
• 1.3 國內(nèi)外研究概況9-12
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4 主要研究內(nèi)容12-13
• 第2章 智能代步車車身姿態(tài)檢測系統(tǒng)研究13-31
• 2.1 引言13
• 2.2 智能代步車體感操控方式概述13-14
• 2.3 坐標系定義及坐標變換14-16
• 2.3.1 載體坐標系和導航坐標系定義14
• 2.3.2 基于歐拉角旋轉(zhuǎn)矩陣的坐標變換14-15
• 2.3.3 基于四元數(shù)的坐標變換15-16
• 2.3.4 歐拉角與四元數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換16
• 2.4 傳感器校正16-20
• 2.4.1 3D電子羅盤16-17
• 2.4.2 傳感器誤差模型17-19
• 2.4.3 非線性最小二乘及其求解19-20
• 2.5 基于四元數(shù)的姿態(tài)更新20-23
• 2.5.1 四元數(shù)微分方程20-21
• 2.5.2 四元數(shù)初始值確定21-22
• 2.5.3 四元數(shù)微分方程的求解22-23
• 2.6 傳感器數(shù)據(jù)融合23-30
• 2.6.1 互補濾波器23-25
• 2.6.2 Mahony互補濾波器及其實現(xiàn)25-27
• 2.6.3 擴展卡爾曼濾波器及其實現(xiàn)27-29
• 2.6.4 基于互補濾波器和EKF的姿態(tài)估計新方法29-30
• 2.7 本章小結(jié)30-31
• 第3章 智能代步車驅(qū)動系統(tǒng)工作特性分析31-43
• 3.1 引言31
• 3.2 智能代步車驅(qū)動系統(tǒng)數(shù)學模型31-36
• 3.2.1 微分方程模型32-34
• 3.2.2 傳遞函數(shù)模型34-36
• 3.2.3 狀態(tài)空間模型36
• 3.3 PWM調(diào)制及其高效化36-38
• 3.4 智能代步車驅(qū)動系統(tǒng)控制策略38-42
• 3.4.1 無刷直流電機轉(zhuǎn)速計算38-39
• 3.4.2 控制系統(tǒng)設(shè)計39-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第4章 智能代步車驅(qū)動系統(tǒng)硬件設(shè)計43-53
• 4.1 引言43
• 4.2 車身姿態(tài)參考系統(tǒng)硬件組成43-44
• 4.3 電機驅(qū)動系統(tǒng)硬件組成44-52
• 4.3.1 信號轉(zhuǎn)換電路44-45
• 4.3.2 IR2136S電路配置45-46
• 4.3.3 三相逆變電路46-47
• 4.3.4 轉(zhuǎn)子位置信號檢測電路47-50
• 4.3.5 電流檢測電路50-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第5章 實驗分析53-65
• 5.1 引言53
• 5.2 傳感器校正53-58
• 5.3 姿態(tài)估計58-61
• 5.4 智能代步車驅(qū)動與控制仿真61-64
• 5.5 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-66
• 參考文獻66-70
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文70-72
• 致謝72

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1 姜衛(wèi)東,王群京,陳軍,肖本賢;無刷直流電機的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的仿真研究[J];系統(tǒng)仿真學報;2003年03期

2 盧子廣,柴建云,王祥珩,邱阿瑞;電動汽車無刷直流電機驅(qū)動系統(tǒng)實時仿真[J];系統(tǒng)仿真學報;2003年04期

3 謝世杰,陳生潭,樓順天;數(shù)字PID算法在無刷直流電機控制器中的應(yīng)用[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2004年02期

4 毛懌弘,鄒俊忠,姚曉東,王行愚;無刷直流電機無位置換向控制[J];微電機(伺服技術(shù));2004年03期

5 曹昕鷙;韓玨;陳隆道;;高性價比無刷直流電機測速方法的研究[J];輕工機械;2006年01期

6 韋敏;寧方立;韋娟;;基于智能功率模塊的無刷直流電機控制器[J];西北工業(yè)大學學報;2006年02期

7 胡平;謝順依;;一種新型無刷直流電機全數(shù)字化控制器設(shè)計與仿真[J];電氣傳動;2006年05期

8 詹道勇;朱q，

本文編號：319643