自循跡移動(dòng)靶車(chē)控制系統設計
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本文研究一種能夠對路徑進(jìn)行自主識別的自循跡移動(dòng)靶車(chē)控制系統，該系統采用普通的膠條或油漆制成的色帶作為引導線(xiàn)，通過(guò)攝像頭傳感器動(dòng)態(tài)提取引導線(xiàn)的位置來(lái)判別靶車(chē)的運行姿態(tài)，進(jìn)而控制靶車(chē)的移動(dòng)方向，實(shí)現對路徑自主識別的功能。
1 系統工作原理
在實(shí)際應用中，靶車(chē)帶有較厚的防護鋼板和防跳彈橡膠，移動(dòng)和停位時(shí)慣性較大難以控制，況且射擊訓練中對靶車(chē)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(chē)采用三輪結構的驅動(dòng)方式。前面兩輪作為獨立的主驅動(dòng)輪，后輪為萬(wàn)向輪。前面兩輪除負責前進(jìn)、后退外，當轉速不同時(shí)能夠實(shí)現靶車(chē)的曲線(xiàn)行走和原地旋轉。
整個(gè)控制系統可分為檢測系統、控制決策系統和動(dòng)力系統3部分。檢測系統相當于靶車(chē)的“眼睛”，采集靶車(chē)移動(dòng)的路徑信息；控制決策系統相當于靶車(chē)的“大腦”，保證系統穩定、協(xié)調、有序的工作；動(dòng)力系統用于完成靶車(chē)的各種運動(dòng)姿態(tài)。系統的工作信息流程如圖1所示，檢測系統實(shí)時(shí)采集靶車(chē)移動(dòng)的路徑信息，經(jīng)控制決策系統分析、處理后控制動(dòng)力系統做出相應的調整，實(shí)現對靶車(chē)位置的精確定位和動(dòng)作控制。
2 系統硬件電路和軟件設計
2．1 硬件電路
系統硬件平臺主要由圖像采集模塊、主機控制電路和電機驅動(dòng)電路組成，如圖2所示。
2．1．1 主機控制電路
基于A(yíng)TMegal28內部集成有64 kh Flash存儲器和豐富的硬件接口電路，不僅可以直接驅動(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、相位與頻率都準確的PWM波形，適合電機的調速控制，所以采用ATMegal28的最小系統作為系統的主機控制電路。
2．1．2 圖像采集模塊
系統采用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，而且具有自動(dòng)增益和自動(dòng)白平衡控制，能進(jìn)行亮度、對比度、飽和度等多種調節功能，不但省去了復雜的視頻解碼過(guò)程。而且使靶車(chē)能夠適應于不同的應用環(huán)境。實(shí)際上，控制靶車(chē)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所用的空間，而且加快單片機的圖像處理的速度。結合攝像頭的視野大小，系統將圖像采集分辨率由原始的492x664降低到25x47，保證系統能夠快速、有效的采集路勁信息。
2．1．3 電機驅動(dòng)電路
雙極性可逆PWM系統雖然在低速時(shí)運行平穩，但電流波動(dòng)大，功率損耗較大，尤其是必須增加死區來(lái)避免開(kāi)關(guān)管直通的危險，限制了開(kāi)關(guān)頻率的提高，所以系統采用單極性可逆PWM方式驅動(dòng)電機，避免了開(kāi)關(guān)管直通、提高系統的可靠性，盡管輕載時(shí)會(huì )出現斷流，可以通過(guò)提高開(kāi)關(guān)頻率的方法或改進(jìn)電路設計來(lái)克服，具有驅動(dòng)能力強、控制簡(jiǎn)單、速度快、可靠性高且成本低等優(yōu)點(diǎn)。驅動(dòng)控制器電路如圖3所示。
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