智能小车平稳越障控制策略研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xys0709
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智能小车是一种以轮子作为移动机构、能够自主运行的机器人。由于不需要人工操作,智能小车非常适合在高危环境中应用。在工业领域和人们日常生活中,智能小车也有广泛的应用。为了保证车载仪器设备的正常工作,需要保证智能小车在越障时运行平稳。本文针对智能小车平稳越障问题,进行了霍尔测速方法、电机驱动方式、干扰观测器和简易正弦波驱动等几个方面的研究。  首先,对数字测速方法中常用的M法、T法和M/T法进行了对比分析,针对采用的高频计数脉冲频率远高于电机转速频率的情况,采用了T法测速方法。分析了霍尔安装偏差对基于换相周期的霍尔测速方法的测量精度的影响,比较了基于换相周期的霍尔测速方法和基于电气周期的霍尔测速方法的速度测量的更新速度,提出了一种改进的霍尔测速方法,克服了霍尔安装偏差对测速精度的影响,同时获得了较快的速度测量的更新速度。  然后,针对受限单极性模式没有制动能力,不能实现电机在驱动性负载下稳定运行的问题,提出了受限单极性模式下的混合驱动方式。受限单极性模式下的混合驱动在负载变化时需要改变驱动方式,影响了电机运行平稳性,针对这一问题研究了双极性模式。分析了两种驱动方式的工作原理、工作特性、制动能力和实现方法,采用两种驱动方式实现了智能小车的平稳越障。  其次,针对负载变化影响电机运行平稳性的问题,在电机控制系统中加入了干扰观测器。分析了干扰观测器的原理和Q滤波器的设计原则,进行了电机的开环仿真和加入PI调节器的闭环仿真,并设计了加入干扰观测器和没有加入干扰观测器的仿真对比实验,仿真结果表明加入干扰观测器可以抑制负载变化对电机转速的影响,提高电机运行平稳性。  最后,为了获得电机更好的运行平稳性,研究了简易正弦波驱动。根据电机安装的霍尔类型和霍尔数目的不同,研究了不同的方法来实现简易正弦波驱动。针对所研究的电机安装的三个开关型霍尔存在安装偏差的问题,分析了霍尔安装偏差对角度估算的影响,提出了一种受霍尔安装偏差影响较小的角度估算方法,在此基础上设计实现了基于电压空间矢量的简易正弦波驱动。
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