隨著智慧農(nóng)業(yè)概念的提出,傳統(tǒng)的農(nóng)機不具備無人駕駛功能,加上收獲季節(jié)機手短缺,使得研究農(nóng)機自動導(dǎo)航駕駛技術(shù)變得迫切。電動方向盤作為農(nóng)機自動導(dǎo)航體系中的執(zhí)行環(huán)節(jié),其操作性與適應(yīng)性能都會直接影響到導(dǎo)航控制的精度。目前,現(xiàn)有應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械的電動方向盤存在扭矩小、轉(zhuǎn)向精度低、手動操作與自動駕駛之間無法自行切換等問題,因此,設(shè)計一種手自一體化方向盤對于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)車輛自主導(dǎo)航具有非常重要的科學(xué)意義和實際應(yīng)用價值。本文主要完成的研究工作如下:基于設(shè)計目標提出一種手自一體化方向盤的集成設(shè)計方案,完成了傳動系統(tǒng)各個工作部件的設(shè)計,利用Solidworks軟件完成了方向盤的三維設(shè)計,并對關(guān)鍵傳動零部件進行了校核;構(gòu)建了由單片機、手自動切換開關(guān)、編碼器轉(zhuǎn)角檢測和步進電機驅(qū)動器組成的硬件系統(tǒng);為了測試方向盤的扭矩轉(zhuǎn)速性能設(shè)計了試驗臺架。為實現(xiàn)方向盤對上位機發(fā)送的目標轉(zhuǎn)角的跟蹤,設(shè)計一種方向盤轉(zhuǎn)角控制算法。通過分析步進電機的數(shù)學(xué)模型和驅(qū)動原理,將PID算法和模糊算法相結(jié)合,設(shè)計了方向盤轉(zhuǎn)角跟蹤模糊PID控制器。同時,在Matlab/Simulink中搭建了步進電機模型、細分驅(qū)動模型、轉(zhuǎn)角控制算法模型、執(zhí)行機構(gòu)模型,... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究目的與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 電機控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 電動方向盤研究現(xiàn)狀
        1.2.3 研究現(xiàn)狀總結(jié)
    1.3 研究的主要內(nèi)容
    1.4 技術(shù)路線
    1.5 本章小結(jié)
第二章 手自一體化方向盤總體設(shè)計
    2.1 系統(tǒng)設(shè)計要求
        2.1.1 系統(tǒng)設(shè)計原則
        2.1.2 系統(tǒng)設(shè)計目標
    2.2 轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)與控制方案的設(shè)計
        2.2.1 轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)方案
        2.2.2 轉(zhuǎn)向控制方案
    2.3 手自一體化方向盤的驅(qū)動與傳動設(shè)計
        2.3.1 電機的匹配選型
        2.3.2 傳動系統(tǒng)的設(shè)計
        2.3.3 執(zhí)行機構(gòu)的安裝
    2.4 手自一體化方向盤控制系統(tǒng)硬件設(shè)計
        2.4.1 控制系統(tǒng)硬件選型
        2.4.2 主控制器模塊
        2.4.3 電源模塊
        2.4.4 角度傳感器信號采集模塊
        2.4.5 上下位機串行通信模塊
    2.5 模擬加載試驗臺設(shè)計
        2.5.1 試驗需求與原理分析
        2.5.2 試驗臺器件選型及設(shè)計
        2.5.3 試驗臺硬件系統(tǒng)搭建
    2.6 本章小結(jié)
第三章 手自一體化方向盤控制算法及其仿真研究
    3.1 手自一體化方向盤控制的基本原理
    3.2 兩相混合式步進電機驅(qū)動系統(tǒng)
        3.2.1 兩相混合式步進電機數(shù)學(xué)模型
        3.2.2 步進電機驅(qū)動模塊
    3.3 手自一體化方向盤轉(zhuǎn)角控制算法研究
        3.3.1 PID控制的基本原理
        3.3.2 模糊控制的基本原理
        3.3.3 模糊PID控制器設(shè)計
    3.4 方向盤控制算法仿真分析
        3.4.1 Simulink仿真程序設(shè)計
        3.4.2 仿真結(jié)果與分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 手自一體化方向盤軟件開發(fā)與試驗研究
    4.1 手自一體化方向盤軟件開發(fā)
        4.1.1 軟件開發(fā)環(huán)境及工具
        4.1.2 軟件設(shè)計總體結(jié)構(gòu)
        4.1.3 上下位機通信程序的設(shè)計
        4.1.4 轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計
        4.1.5 主控單元程序設(shè)計
        4.1.6 步進電機驅(qū)動程序設(shè)計
    4.2 方向盤性能測試試驗
        4.2.1 扭矩-轉(zhuǎn)速性能試驗
        4.2.2 轉(zhuǎn)角精度試驗
        4.2.3 轉(zhuǎn)向閉環(huán)試驗
    4.3 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻
讀研期間參加的科研項目與研究成果
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]拖拉機自動轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的研究與優(yōu)化[D]. 張長龍.石河子大學(xué) 2016
[4]智能倉儲堆垛叉車自動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計與優(yōu)化[D]. 郭曉克.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[5]電機負載性能測試平臺及試驗研究[D]. 張俊杰.延邊大學(xué) 2016
[6]基于STM32的模糊PID溫度控制系統(tǒng)[D]. 溫茹涵.青島大學(xué) 2015
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[8]基于Simulink的步進電機控制系統(tǒng)仿真[D]. 周一飛.西南交通大學(xué) 2014
[9]基于激光循跡與PLC控制的自動導(dǎo)引車控制系統(tǒng)研究[D]. 畢超.石家莊鐵道大學(xué) 2014
[10]大型客機駕駛艙機組行為監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[D]. 夏寅昕.上海交通大學(xué) 2011



本文編號：3161846