电缆隧道无人车转向控制系统的研究

【摘要】当前国内外在对输电线路的监测方面已经取得了不少成果,同时也存在着不足：只能监测少量的定点,监测功能不全面；无智能分析数据的功能；无自动处理事故的功能。为解决上述问题,通过分析研究国内外现有的隧道监测系统,提出一个具有监测综合性,展示直观性,分析智能性和处理自动性的电缆隧道无人车监测系统。本文重点对电缆隧道无人车中的转向控制系统进行研究分析。电缆隧道无人车是以蓄电池为动力来源,车体机械结构由车架、两主动轮和两惰性轮构成,系统通过控制两个主动轮的速度差来实现转向控制,而惰性轮主要起支撑作用。电缆隧道无人车转向控制系统选用无刷直流轮毂电机作为主动轮,车体通过安装的摄像头和超声波探头作为路径传感器实现对路径信息的检测,完成系统的功能。硬件设计中,系统采用STM32F103VBT6微控制器作为主控芯片,设计中包含的模块有：电源管理模块、电机驱动模块、速度检测模块、报警模块、数据传输模块等。控制算法方面,本课题结合转向控制系统的特点,通过传感器循环检测路径信息,检测到的信息包含车体偏移角度和偏移距离,并根据两者之间的耦合关系,确定车体的位置姿态,结合自适应模糊PID及模糊PID预测控制算法分别实现对车体速度和转向的控制。为了验证算法的可行性,采用Matlab中的Simulink对电机对象进行建模,并通过仿真结果体现该算法的优越性。软件设计中,采用面向智能体的编程思想来完成对主模块和功能子模块的设计。通过对系统的整体调试,最终结果表明,该设计可使电缆隧道无人车的控制效果得到明显改善,系统运行的可靠性和稳定性都得到了进一步提高,满足了系统的控制要求。
【作者】宋乐；
【导师】秦刚；
【作者基本信息】西安工业大学，控制理论与控制工程，2014，硕士
【关键词】无刷直流电机；时间最优PID；自适应模糊PID；差速转向；STM32F103VBT6；

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