CN207440617U - 一种小车全向移动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种小车全向移动控制系统，包括基站DGPS接收机、数字信号处理器，以及与数字信号处理器相连的驱动电机、光电编码器、转向舵机和移动站DGPS接收机。通过基站DGPS接收机和移动站DGPS接收机发送的精确定位信息，以及通过数字信号处理器与驱动电机、光电编码器实现车速闭环控制，与转向舵机实现转向闭环控制，可实现小车速度和转向的精确修正，最终实现小车运行的精确控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种小车全向移动控制系统，属于车辆测试领域。
背景技术
ADAS车辆在环测试是指通过实时仿真机仿真模拟道路、交通场景和传感器，将真实的车辆置于其中进行测试，可实现功能验证、各场景仿真测试、整车电控系统的匹配及联合运行，针对该测试需用到一种全向移动的目标小车，所述小车应具备全向移动，最高车速需达到60km/h，且小车要求自动运行。
小车自动运行的控制方式有很多，常规做法是将一款MCU作为整个控制系统的核心，采集置于车体上的传感器的测量数据，对测量数据进行计算后发出指令，控制小车的运行动作。这种控制方式存在着一定的弊端，对小车的位置控制精度不高，由于传感器的电路设计是基于模拟电路的设计，电路本身存在着时移和温漂现象，所以导致传感器的测量精度不高，进而影响控制系统的精度。
有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种小车全向移动控制系统，本案由此产生。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种小车全向移动控制系统，可实现小车任意轨迹的高精度运行。
为了实现上述目的，本实用新型的解决方案是：
小车全向移动控制系统，包括基站DGPS接收机、数字信号处理器，以及与数字信号处理器相连的驱动电机、光电编码器、转向舵机和移动站DGPS接收机；其中，所述基站DGPS接收机安装在测试场内，向数字信号处理器发送差分定位数据，所述移动站DGPS接收机安装在小车上，向数字信号处理器发送小车实时GPS信息，所述驱动电机、光电编码器与小车车轮相连，用于驱动小车车轮及测量车轮转速，所述转向舵机通过连接件与车轮相连，用于控制车轮转向。
作为优选，所述数字信号处理器同时与上位机相连，通过上位机设定小车运行参数。
作为优选，所述驱动电机采用轮毂电机，轮毂电机直接安装在小车轮毂里，可以直接驱动小车车轮。
作为优选，所述光电编码器的轴与所述驱动电机的轴连接在一起，通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成数字量，并反馈给数字信号处理器，实时测量小车车轮的转速。
作为优选，所述转向舵机为一种角度伺服的驱动器，通过输入不同脉宽的PWM波来控制舵机转过不同的角度，从而实现小车车轮的助力转向。
作为优选，所述数字信号处理器采用DSP控制器，通过DSP控制器控制驱动电机、光电编码器、转向舵机等工作。
作为优选，所述移动站DGPS接收机、基站DGPS接收机均采用高精度定位接收机，具体可以采用YC-L37A 北斗/GNSS 高精度定位接收机。
上述小车全向移动控制系统工作原理：上位机将小车的目标运行轨迹、运行速度等参数传输给数字信号处理器，数字信号处理器对上述运行参数进行处理，并发送相应的指令给驱动电机和转向舵机，驱动电机和转向舵机根据数字信号处理器的指令，执行对应的动作。同时光电编码器将测量到的小车车轮速度信息反馈给数字信号处理器，形成车轮速度的闭环控制。转向舵机也同时将小车车轮转向的角度的信息反馈给数字信号处理器，形成车轮转向角度的闭环控制。小车在驱动电机的控制下完成前进与后退动作，在转向舵机的控制下完成转向动作。数字信号处理器同时根据基站DGPS接收机和移动站DGPS接收机发送的位置信息，规划小车路径，修正小车的速度、转向信息，使其按目标运行轨迹运动。
本实用新型所述的全向移动控制系统，具有如下优点：
1、通过基站DGPS接收机和移动站DGPS接收机发送的精确定位信息，以及通过数字信号处理器与驱动电机、光电编码器实现车速闭环控制，与转向舵机实现转向闭环控制，可实现小车速度和转向的精确修正，最终实现小车运行的精确控制；
2、通过上位机可直接设定小车运动轨迹、速度等参数，实现对小车任意轨迹的规划，满足自动化测试的需求。
以下结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细描述。
附图说明
图1为本实施例的全向移动控制系统安装位置示意图；
图2为本实施例的全向移动控制系统控制原理图。
具体实施方式
如图1-2所示，小车全向移动控制系统，包括基站DGPS接收机1、移动站DGPS接收机2、数字信号处理器3、驱动电机4、光电编码器5和转向舵机6。其中，所述基站DGPS接收机1作为固定基站，放置在测试场地内某一处，通过外部连接无线传输模块，将数据发送给数字信号处理器3。数字信号处理器3通过信号线分别与移动站DGPS接收机2、驱动电机4、光电编码器5、转向舵机6连接。所述移动站DGPS接收机2安装在小车8上，所述驱动电机4、光电编码器5安装在小车车轮81内，用于驱动小车车轮及测量车轮转速，所述转向舵机6通过连接件与车轮81相连，用于控制车轮81转向；数字信号处理器3同时与上位机7相连，通过上位机7设定小车8运行参数。本实施例的小车具有4个车轮81，车轮81之间通过车轴82相连。
在本实施例中，所述基站DGPS接收机1和移动站DGPS接收机2使用的是YC-L37A 北斗/GNSS 高精度定位接收机，为三星七频高精度定位型接收机。DGPS设备主要部分为GPS接收天线，数传电台。GPS接收天线的作用是接收来自GPS卫星的电磁波信号。数传电台的作用是将解析过后的数据向外发出。YC-L37A 北斗/GNSS 高精度定位接收机内置的4G模块可以通过连接 CORS网进行 RTK解算，同时将当前位置信息回传到用户自定义服务器，实现对设备的监控以及调度等应用。
所述数字信号处理器3采用DSP控制器，通过DSP控制器控制驱动电机4、光电编码器5、转向舵机6等工作。具体可以采用TI公司的TMS320F28335型处理器，它是一款TMS320C28X系列浮点DSP控制器。具有精度高，成本低，功耗小，性能高，外设集成度高，数据以及程序存储量大，A/D转换更精确快速等特点。TMS320F28335具有150MHz的高速处理能力，具备32位浮点处理单元，6个DMA通道支持ADC、McBSP和 EMIF，有多达18路的PWM输出，其中有6路为TI特有的更高精度的PWM输出 (HRPWM)，12位16通道ADC。
所述驱动电机4采用轮毂电机，轮毂电机直接安装在小车轮毂里，可以直接驱动小车车轮81。所述光电编码器5的轴与所述驱动电机4的轴连接在一起，通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成数字量，并反馈给数字信号处理器3，实时测量小车车轮81的速度。
所述转向舵机6为一种角度伺服的驱动器，通过输入不同脉宽的PWM波来控制舵机转过不同的角度，从而实现小车车轮81的助力转向。转向舵机6主要是由外壳、电路板、无核心马达、减速器与位置检测元件所构成。其工作原理是由数字信号处理器（DSP）发出讯号转向给舵机，经由电路板上的 IC判断转动方向，再驱动无核心马达开始转动，通过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回讯号，判断是否已经到达定位。位置检测器其实就是可变电阻，当舵机转动时电阻值也会随之改变，检测电阻值便可知转动的角度。
所述上位机7用于设定车辆的相关参数，比如车速，车的运动轨迹等。然后将这些参数通过串行通信的方式传输给数字信号处理器3，从而使小车8按照使用者的要求来运行。
上述小车全向移动控制系统工作原理：在上位机7中直接设定小车的运行轨迹、运行速度等参数，并将这些参数通过串行通信的方式传输给数字信号处理器3；数字信号处理器3对上述运行参数进行处理，并发送相应的指令给驱动电机4和转向舵机6，驱动电机4和转向舵机6根据数字信号处理器3的指令，执行对应的动作。同时光电编码器5将测量到的小车车轮81速度信息反馈给数字信号处理器3，形成车轮速度的闭环控制。转向舵机6也同时将小车车轮转向的角度的信息反馈给数字信号处理器，形成车轮81转向角度的闭环控制。小车8在驱动电机4的控制下完成前进与后退动作，在转向舵机6的控制下完成转向动作。数字信号处理器3同时根据基站DGPS接收机1和移动站DGPS接收机2发送的位置信息，规划小车路径，修正小车8的速度、转角信息，使其按目标运行轨迹运动。
本实施例所述的全向移动控制系统，通过基站DGPS接收机1和移动站DGPS接收机2发送的精确定位信息，以及通过数字信号处理器3与驱动电机4、光电编码器5实现车速闭环控制，通过数字信号处理器3与转向舵机6实现转向闭环控制，实现小车速度和转向的精确修正，最终实现小车8运行的精确控制。此外，通过上位机7可直接设定小车8运动轨迹、速度等参数，实现对小车8任意轨迹的规划，满足自动化测试的需求。
上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。
Claims (7)
1.小车全向移动控制系统，其特征在于：包括基站DGPS接收机、数字信号处理器，以及与数字信号处理器相连的驱动电机、光电编码器、转向舵机和移动站DGPS接收机；其中，所述基站DGPS接收机安装在测试场内，向数字信号处理器发送差分定位数据，所述移动站DGPS接收机安装在小车上，向数字信号处理器发送小车实时GPS信息，所述驱动电机、光电编码器与小车车轮相连，用于驱动小车车轮及测量车轮转速，所述转向舵机通过连接件与车轮相连，用于控制车轮转向。
2.如权利要求1所述的小车全向移动控制系统，其特征在于：数字信号处理器同时与上位机相连，通过上位机设定小车运行参数。
3.如权利要求1所述的小车全向移动控制系统，其特征在于：所述驱动电机采用轮毂电机。
4.如权利要求1所述的小车全向移动控制系统，其特征在于：所述光电编码器的轴与所述驱动电机的轴连接在一起，通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成数字量，并反馈给数字信号处理器，实时测量小车车轮的转速。
5.如权利要求1所述的小车全向移动控制系统，其特征在于：所述转向舵机为一种角度伺服的驱动器，通过输入不同脉宽的PWM波控制舵机转过不同的角度。
6.如权利要求1所述的小车全向移动控制系统，其特征在于：所述数字信号处理器采用DSP控制器。
7.如权利要求1所述的小车全向移动控制系统，其特征在于：所述移动站DGPS接收机、基站DGPS接收机均采用高精度定位接收机。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201721647494.8U CN207440617U (zh) | 2017-12-01 | 2017-12-01 | 一种小车全向移动控制系统 |
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Publications (1)
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| CN207440617U true CN207440617U (zh) | 2018-06-01 |
Family
ID=62285421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201721647494.8U Active CN207440617U (zh) | 2017-12-01 | 2017-12-01 | 一种小车全向移动控制系统 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN207440617U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109048945A (zh) * | 2018-09-13 | 2018-12-21 | 武汉轻工大学 | 吊索式裂纹探测机器人 |
| CN109849645A (zh) * | 2019-03-21 | 2019-06-07 | 浙江尤恩机器人科技有限公司 | 四驱小车移动控制装置及系统 |
| CN113110169A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-07-13 | 合肥工业大学 | 一种基于智能微缩车的车路协同算法验证平台 |
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2017
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