自循跡移動(dòng)靶車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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本文研究一種能夠?qū)β窂竭M(jìn)行自主識(shí)別的自循跡移動(dòng)靶車控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用普通的膠條或油漆制成的色帶作為引導(dǎo)線，通過攝像頭傳感器動(dòng)態(tài)提取引導(dǎo)線的位置來判別靶車的運(yùn)行姿態(tài)，進(jìn)而控制靶車的移動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)對(duì)路徑自主識(shí)別的功能。
1 系統(tǒng)工作原理
在實(shí)際應(yīng)用中，靶車帶有較厚的防護(hù)鋼板和防跳彈橡膠，移動(dòng)和停位時(shí)慣性較大難以控制，況且射擊訓(xùn)練中對(duì)靶車的移動(dòng)速度和彎道曲率要求不高，所以自循跡移動(dòng)靶車采用三輪結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式。前面兩輪作為獨(dú)立的主驅(qū)動(dòng)輪，后輪為萬向輪。前面兩輪除負(fù)責(zé)前進(jìn)、后退外，當(dāng)轉(zhuǎn)速不同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)靶車的曲線行走和原地旋轉(zhuǎn)。
整個(gè)控制系統(tǒng)可分為檢測(cè)系統(tǒng)、控制決策系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)3部分。檢測(cè)系統(tǒng)相當(dāng)于靶車的“眼睛”，采集靶車移動(dòng)的路徑信息；控制決策系統(tǒng)相當(dāng)于靶車的“大腦”，保證系統(tǒng)穩(wěn)定、協(xié)調(diào)、有序的工作；動(dòng)力系統(tǒng)用于完成靶車的各種運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。系統(tǒng)的工作信息流程如圖1所示，檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集靶車移動(dòng)的路徑信息，經(jīng)控制決策系統(tǒng)分析、處理后控制動(dòng)力系統(tǒng)做出相應(yīng)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)靶車位置的精確定位和動(dòng)作控制。
2 系統(tǒng)硬件電路和軟件設(shè)計(jì)
2．1 硬件電路
系統(tǒng)硬件平臺(tái)主要由圖像采集模塊、主機(jī)控制電路和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路組成，如圖2所示。
2．1．1 主機(jī)控制電路
基于ATMegal28內(nèi)部集成有64 kh Flash存儲(chǔ)器和豐富的硬件接口電路，不僅可以直接驅(qū)動(dòng)繼電器，而且定時(shí)器的相頻修正PWM模式是基于雙斜坡操作可以產(chǎn)生高精度的、相位與頻率都準(zhǔn)確的PWM波形，適合電機(jī)的調(diào)速控制，所以采用ATMegal28的最小系統(tǒng)作為系統(tǒng)的主機(jī)控制電路。
2．1．2 圖像采集模塊
系統(tǒng)采用OV7620攝像頭模塊進(jìn)行路徑信息的采集。OV7620圖像傳感器不但可以直接輸出行場(chǎng)同步中斷信號(hào)，而且具有自動(dòng)增益和自動(dòng)白平衡控制，能進(jìn)行亮度、對(duì)比度、飽和度等多種調(diào)節(jié)功能，不但省去了復(fù)雜的視頻解碼過程。而且使靶車能夠適應(yīng)于不同的應(yīng)用環(huán)境。實(shí)際上，控制靶車并不需要分辨率很高的圖像，相反分辨率低一些的圖像不僅有利于減少存儲(chǔ)所用的空間，而且加快單片機(jī)的圖像處理的速度。結(jié)合攝像頭的視野大小，系統(tǒng)將圖像采集分辨率由原始的492x664降低到25x47，保證系統(tǒng)能夠快速、有效的采集路勁信息。
2．1．3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路
雙極性可逆PWM系統(tǒng)雖然在低速時(shí)運(yùn)行平穩(wěn)，但電流波動(dòng)大，功率損耗較大，尤其是必須增加死區(qū)來避免開關(guān)管直通的危險(xiǎn)，限制了開關(guān)頻率的提高，所以系統(tǒng)采用單極性可逆PWM方式驅(qū)動(dòng)電機(jī)，避免了開關(guān)管直通、提高系統(tǒng)的可靠性，盡管輕載時(shí)會(huì)出現(xiàn)斷流，可以通過提高開關(guān)頻率的方法或改進(jìn)電路設(shè)計(jì)來克服，具有驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、控制簡(jiǎn)單、速度快、可靠性高且成本低等優(yōu)點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)控制器電路如圖3所示。
評(píng)論