基于ARM的多自由度控制装置研究

为满足微小型车辆和机器人控制实时性及功能扩展性的需求,设计了一种控制装置,能实现某小型履带式车前后行进、转向和天线升降、旋转等多个自由度的控制。文中分析了被控对象,提出控制装置的软硬件设计方案,以ARM7为微处理器,以μC／OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统为软件平台。介绍了微处理器模块、传感器模块、执行模块和遥控模块,实现了系统的PID控制算法及基于MiniGUI的图形用户界面程序开发。控制装置可满足对控制实时性和智能化的要求,具有操作灵活、界面友好、功耗低、体积小等特点,为小型车辆和机器人的控制系统设计提供了一种新颖的方法。     

基于单目视觉测距的车辆自动刹车辅助系统设计

针对红外测距与超声波测距探测距离与真实距离差异大,刹车控制智能性不强的问题,设计并实现了基于单目视觉测距的车辆自动刹车辅助系统,系统硬件主要由图像采集模块、图像处理模块、以及电子制动模块组成;通过基于单目视觉测距算法实现软件编程,并在Matlab平台上完成测试,实验中车辆以35km/h驶向障碍物,使在20~70m的实际距离进行仿真测距,单目摄像头俯仰角测定在88°~90°之间,对前方实时车距进行测量,并通过与汽车电子控制单元之间的数据交换对车辆制动进行辅助控制;实验结果表明:在实测距离和系统介入距离均在70m以内时,算法相对误差平均在2%左右,车辆停止地点距障碍物在4.5m左右,说明系统满足车辆智能化辅助制动的实时性要求。     

FlexRay总线在线控转向中的应用

本文设计了基于FlexRay总线通讯的线控转向系统。首先介绍了FlexRay总线的基本特点;然后构建线控转向系统转向操纵模块和转向执行模块,两模块之问通过FlexRay总线通讯;最后基于MC9S12XF512和TJA1080完成了线控转向系统节点硬件和软件设计。实验证明FlexRay总线可以满足线控转向系统的实时性和可靠性要求。     

基于FLEXRAY总线的装载机线控转向系统研究

FlexRay是一个为车载应用系统高层网络和线控系统开发的通信标准,结合该通信标准高可靠性的特点,叙述了基于FLEXRAY总线的装载机线控转向系统的特点,详细地介绍了基于FLEXRAY总线的装载机线控转向电子控制单元的开发过程;阐述了电子控制系统总体的设计思想,设计了以S3C44B0X微处理器芯片为核心的装载机线控转向系统的硬件平台及基于此硬件平台装载机线控转向系统的主程序软件和FLEXRAY总线数据接收软件等,解决了线控转向电控系统对多任务及高实时性的需求问题。     

基于嵌入式TCP/IP技术的海水数据采集系统

介绍基于嵌入式TCP/IP技术的海水实时数据采集系统。网络接口模块和数据采样控制模块分别由单片机实现,两者通过高速FIFO缓存技术在本地进行无缝连接,以满足高速数据采集时的实时性要求。     

基于CompactRIO的泵机组监控系统的设计与实现

输油管线泵机组监测与控制不仅要求较高的实时性和测量控制精度,还要求在恶劣多变环境下保持高度的可靠性和稳定性。本文采用NI公司的CompactRIO模块作为系统数据采集控制单元,介绍了输油管线泵机组监控系统的设计与实现,在系统试验中取得了理想效果。     

基于嵌入式TCP/IP技术的海水数据采集系统

介绍基于嵌入式TCP/IP技术的海水实时数据采集系统.网络接口模块和数据采样控制模块分别由单片机实现,两者通过高速FIFO缓存技术在本地进行无缝连接,以满足高速数据采集时的实时性要求.     

基于VxWorks实时操作平台的半实物仿真试验测试系统设计

半实物仿真试验测试系统以VxWorks实时操作平台为测控核心,详述了系统架构和软硬件组成.对伺服配套单元、试验控制中心等硬件模块及系统程序架构、软件信息流、实时数据采集软件、远程控制软件及终端软件等软件模块做了重点介绍.解决了运载型号仿真状态众多,仿真试验的高速实时性要求以及模拟火箭全程飞行状态等3个关键问题.试验表明,反射内存网络实时性良好,各控制输出和信号采集实现实时传输,系统软件运行稳定可靠,达到预期设计目的.     

显控台中高可靠对称双机冗余系统的设计和实现

为提高显控台系统的可靠性、实时性和容错能力,设计并实现一种具有高可靠性的对称双机冗余系统。结合显控台的复杂结构和繁琐控制机制,阐述显控台双机冗余系统软硬件的设计和实现过程,重点讲述显控台系统中主处理器单元、操作单元、显示单元、仲裁单元等主要模块的硬件设计和实现,以及双机信号切换的软件设计和实现,剖析双系统对称共享操控单元、显示器单元等资源的原理及系统切换机制。该系统通过软硬件的无缝结合,显著提高了显控台的实时性和可靠性。     

基于模糊控制的自主寻迹机器人设计

以飞思卡尔16 bit单片机MC9S12XS128为核心控制单元,设计了寻迹传感器,避障模块、驱动模块以及调试模块等硬件电路。在控制算法上采用模糊控制对小车进行控制,使得机器人能自动采集信息,分析外部环境,控制电机转向及寻迹,实现了机器人的自动寻迹以及避障功能。     

基于蓝牙技术的汽车驾驶盘控制系统

介绍了一种基于蓝牙技术的方向盘控制系统。利用蓝牙传输技术实现汽车方向盘面板开关电子化优化设计,克服传统驾驶过程中需要低头找开关的弊端,使得大部分操作在方向盘上实现,汽车驾驶更便捷。控制系统采用基于BC219159蓝牙芯片的蓝牙模块;主控设备以STC89LE516为控制器,将驾驶盘上按钮的信号采集并处理后送入蓝牙芯片进行无线发送;从控设备蓝牙模块接收到主控设备的信号后,从控芯片STC89C516根据不同的信号发送相应的指令通过CAN总线控制车内的空调、音响、定速巡航、车灯四大系统的使用,同时连接液晶显示屏,可方便驾驶者操控各种设备。本系统利用PWM的方式控制每种功能的强弱调控,减少硬件成本。测试表明,此系统具有成本低、可靠性好、安全性高和通用性强等优点。     

FPGA的仿生机器人多路舵机控制器设计

为了实现对多路舵机的精确控制,介绍了一种基于FPGA的多路舵机控制器设计方案,可应用于仿生机器人的动作控制。所设计的控制器硬件包括FPGA控制器、舵机、隔离电路和电源滤波电路;软件设计主要包括寻址模块、ROM模块和PWM发生模块。仿真实验表明,本设计的多路舵机控制器能较好地控制每个舵机平稳运行完成动作组,并能更改ROM中存放的数据,增加PWM信号路数,可设计任意动作组。     

基于云平台的新能源汽车电控系统通信设计

为解决新能源汽车的安全监控和能量优化控制问题,提出了一种具有远程监控和标定功能的新能源汽车电控系统设计方案.该系统主要针对新能源汽车电控系统的网络通信功能硬件电路进行设计,利用云平台实现电控单元与手机间的无线数据通信,通过LTE/WiFi模块可实现电控单元与云平台间的数据交互.电控单元通过WiFi或蓝牙模块与手机建立连接后,通过车辆监控客户端对电控单元发送的数据进行解析和存储,实时掌握车辆状况.     

基于Mindstorms的四轮智能机器人实时控制系统设计

传统机器人控制系统是以辅助控制机器人转向为基准进行设计的,存在转向控制效果差的问题,为实现四轮智能机器人控制系统研发,以Mindstorms平台为基础,搭建由主控模块、传感器模块、无线通信模块、运动模块以及电源模块组成的四轮智能机器人结构。在运动控制模块中选用TMC236芯片作为电机驱动芯片,通过电路为桥臂上开关管提供控制电压;在底层控制模块中,采用PID控制器控制电机期望转角与实际转角之间差值,实现机器人转向角度控制。对软件控制策略研发中,利用嵌入式操作软件系统实现车道保持控制和避障控制功能,实现机器人自主换道功能。保证机器人自主充电情况下,测试转向控制功能,由测试结果可知,基于Mindstorms系统控制效果始终维持在98%以上,实现机器人转向精准控制。     

A model predictive control approach for angle tracking of steer-by-wire system with nonlinear transmission ratio

Steer-by-wire for full self-driving vehicles requires rapid angle tracking in the process of steering, making steering system stability paramount. This is particularly challenging for steering wheels accurately without handwheel, for which road feedback information is scarce. While much of the research on steer-by-wire has focused on improving the stability of vehicle dynamics, comparatively little is known about the angle tracking control of steer-by-wire system for full self-driving vehicle. Here, we discuss a series of studies on the steering dynamics model and nonlinear transmission ratio of steering system that, collectively, design an angle tracking approach of how the model predictive control algorithm steers the front wheels precisely. The designed approach has been downloaded into a steering control unit and tested by some steering cycles in a steering test bench to fully realize angle tracking control of steer-by-wire system in practical engineering.     

系留飞艇地面监测系统艇载控制模块设计

采用STC12C5A60S2单片机作为系统控制单元,由其PCA定时器产生PWM信号控制云台水平和垂直方向的舵机,将旋转编码器与舵机同轴相连,单片机定时器0与定时器1对水平和垂直旋转编码器转动产生的脉冲分别进行计数,确定当前角度,以控制吊舱中摄像装置进行全方位监测。介绍了控制模块硬件结构及软件实现。通过实际系留飞艇的验证,此模块能够在地面站的控制下,控制云台摄像机进行全方位地面监测。     

基于MSP430的风机盘管温控器设计与实现

针对目前的中央空调系统的风机盘管部分,设计了一个基于超低功耗微控制器MSP430的温控器,其中包括液晶显示触摸模块和风机盘管控制模块两部分。操作者可以通过观察液晶上的数字,操作液晶上面的触摸按键来控制风机盘管控制模块,进而控制风机盘管实现控制空气温度的目的。在之前的温控器的基础上,首先采用超低功耗的微控制器作为主芯片设计低功耗的温控器;其次,在该设计中风机盘管控制模块是个双串口通信模块,既可以通过液晶模块控制风机盘管,也可以通过上位机远程操作控制风机盘管。     

基于动态模拟技术的混动车辆发动机电控单元检测系统设计

电控单元是混动车辆发动机中的重要组成部分,对于发动机以及混动车辆的行驶性能产生直接影响,为保证电控单元的运行正常,利用动态模拟技术,优化设计了混动车辆发动机电控单元检测系统。改装温度、转速等传感器设备以及信号处理器设备,调整系统电路的连接方式,实现硬件系统的优化。利用动态模拟技术模拟混动车辆发动机电控过程,结合不同故障类型下电控单元的运行特征,设置系统的检测标准。采集电控单元输出信号,从时域和频域两个方面提取信号特征,最终通过特征匹配确定电控单元状态、故障类型以及故障位置,实现系统的电控单元检测功能。综合混动车辆发动机的三种运行场景,通过系统测试实验得出结论：与传统检测系统相比,优化设计系统的漏检率和误检率分别降低了2.59%和2.05%,由此证明优化设计系统具有良好的检测功能。     

基于核相关滤波的无人机偏航角跟踪控制系统设计

针对非线性自抗扰控制技术设计的系统、线性自抗扰技术设计的系统受到噪声影响,导致信号传输受到阻碍,出现偏航角跟踪控制结果精准度低的问题,提出了基于核相关滤波的无人机偏航角跟踪控制系统设计;在系统总体架构支持下,采用STM32F407型号主控芯片,保证无人机控制系统稳定性;在方向盘下安装有转向角传感器,为ESP电子控制单元提供方向盘;使用频率为2.4 GHz遥控器接收机生成具有不同脉冲宽度PWM信号,通过控制旋翼偏航控制器,推动旋翼在不同角度指令下旋转;利用核相关滤波器过滤目标图像,通过滤波器的输运来估计目标运动位置,并确定地面参考坐标系与无人机机体坐标系,构成无人机在空间中六个自由度,由此设计偏航角跟踪控制软件流程,跟踪控制无人机偏航角;由实验结果可知,该系统滚转角与实际值轨迹一致,误差为0;俯仰角与实际值轨迹有偏差,误差为0.05°,为无人机向不同方向精准飞行提供系统支持.     

基于云计算的编码器信号误差补偿系统设计

传统的编码器信号误差补偿系统存在着补偿精度低的缺陷,为此提出基于云计算的编码器信号误差补偿系统。编码器信号误差补偿系统硬件设计包括编码器模拟控制单元、电源单元、信号采集单元与通信单元,软件设计包括通信模块、信号处理模块与信号误差补偿模块,通过编码器信号误差补偿系统硬件与软件的设计实现了编码器信号误差补偿系统的运行。通过实验得到,设计的编码器信号误差补偿系统补偿精度比传统系统高出30%,充分说明设计的编码器信号误差补偿系统具备极高的有效性。