机器人小车底层驱动设计.pdf

RoboMasters 机器人大赛 小车底层驱动设计 目 录 一、项目概述 1 二、系统设计方案 1 2.1 电机驱动板 1 2.1.1 系统框图 . 2 2.1.2 单片机系统与调试接口 . 2 2.1.3 通信模块 . 3 2.1.4 电机驱动模块 . 3 2.1.5 电源模块 . 3 2.2 电机 PID 速度闭环控制 4 2.3 通信系统框图 4 三、工作原理及设计 5 3.1 电机驱动板 5 3.1.1 单片机最小系统与调试接口 . 5 3.1.2 通信模块 . 7 3.1.3 电机驱动模块 . 7 3.1.4 电源供电模块 . 13 3.2 PID 闭环控制 16 3.2.1 PID 控制原理 16 3.2.2 PID 算法的两种类型 17 3.2.3 PID 参数调节特性 19 3.2.4 应用：电机速度闭环控制 . 20 3.3 全向运动分解模型 21 3.4 CAN 通信原理 24 3.4.1 CAN 总线简介 24 3.4.2 CAN 总线工作原理 24 五、系统调试与测试 27 5.1 电机驱动板 27 5.1.1 元件小型封装带来的困难 . 27 5.1.2 浪涌电压带来的麻烦 . 28 5.2 电机 PID 控制与全向运动 29 5.3 CAN 通信 29 参考文献 31 一、项目概述 本组负责电机驱动板设计、通信系统调试、全向运动分解三个方面，对底层驱 动进行封装，为实现的灵活行动打下基础。 最根本的是要有满足控制要求的车轮运动， 因此首先要设计出对车轮进行控制 的电机驱动板， 要能够提供足够的驱动力且能对通信进行快速而准确的响应。 在已 完成的电机驱动板的基础上，实现单个电机的 PID 闭环控制，消除电机之间的差 异，提高电机的性能。而以 PID 闭环控制下的电机为基础的全向运动理论能使更 好的适应复杂的场地环境。 通信系统作为运动控制的基础是必须要重视的， 车子的 控制需要操作手下达指令，而任何控制信息都要通过通信系统传递给车上各个部 件，各个部件再做出响应动作， 各个部分相互结合， 加上传感器以及控制算法才可 以最终实现的灵活运动。 二、系统设计方案 2.1 电机驱动板 经过分析，电机驱动板电路系统的输入 / 输出信号包括以下几个方面： PWM接口 控制电机双方向运转，需要 2 路 PWM接口。 定时器接口 通过编码器测量电机转速， 由于编码器具有双向测速功能， 要 2 路定时器接口。