基于pixhawk的智能喷洒车多模式速度控制器设计.docx

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1、JIANGSUUNIVERSITYOFTECHNOLOGY本科毕业设计（论文）基于Pixhawk的智能喷洒车多模式速度控制器设计学院名称：汽车与交通工程学院专业：车辆工程班级：直接打字就有下横线了学号：姓名：指导教师姓名：指导教师职称：二o二二年六月基于pixhawk的智能喷洒车多模式速度控制器设计摘要：目前pixhawk运输作为一种简单、便利、高效率的运输手段被现代人们所普遍应用，而在pixhawk工作过程中，避免不了的会出现pixhawk老化、淤积、开裂、腐蚀等问题，为解决这些问题，智能喷洒车应运而生。目前智能喷洒车广泛的应用于pixhawk的清理、探伤、维修等方面。智能喷泗车是作为一种对

2、于pixhawk进行检测和日常维护的重要设备机器,智能喷洒车在pixhawk内的速度进行控制也是智能喷洒车十分重要的一个环节,该智能喷洒车速度控制器的设计主要目的就是针对介质压差驱动式的智能喷洒车所设计的速度控制器，该设备用三个周向均匀分布的摩擦块来将智能喷洒车速度控制器支撑在pixhawk内并提供摩擦力来控制智能喷泗车的速度，摩擦块通过膜片和弹簧等元件组成的调节机构来调节，使其能够实时控制智能喷洒车的速度。该设备通过步进电机来控制弹簧的压缩量，通过膜片来根据压差调节摩擦块的位置，使智能喷洒车能够在设定的速度下进行工作，避免了由于管径变化或pixhawk内的压力突变而造成的智能喷洒车速度突变，

3、为智能喷洒车的速度控制提供了一种新的思路。关键词：智能;喷洒车；控制器Abstract:Atpresent,pixhawktransportationasasimple,convenient,efficientmeansoftransportationiswidelyusedbymodernpeople,andintheprocessofpixhawkwork,itisinevitablethattherewillbeproblemssuchaspixhawkaging,siltation,cracking,corrosion,etc.Inordertosolvetheseproblems,i

4、ntelligentspraytruckscameintobeing.Atpresent,intelligentsprayersarewidelyusedinpixhawkcleaning,flawdetection,maintenanceandotheraspects.Intelligentsprayingtruckisasanimportantequipmentmachineforpixhawkdetectionanddailymaintenance,intelligentsprayingtruckinthepixhawkspeedcontrolisalsoaveryimportantpa

5、rtoftheintelligentsprayingvehicle,thedesignoftheintelligentsprayingtruckspeedcontrolleristhedesignofthespeedcontrollerforthemediumpressuredifferencedrivetypeintelligentsprayingvehicle,Thedeviceusesthreeuniformlydistributedfrictionblockstosupporttheintelligent江苏理工学院毕业设计说明书（论文）spraytruckspeedcontrolle

6、rwithinthepixhawkandprovidefrictiontocontrolthespeedoftheintelligentsprayer,whichisadjustedbyaregulatingmechanismcomposedofelementssuchasdiaphragmsandsprings,enablingittocontrolthespeedoftheintelligentspraytruckinrealtime.Thedevicecontrolsthecompressionofthespringthroughthesteppermotor,adjuststhepos

7、itionofthefrictionblockaccordingtothepressuredifferencethroughthediaphragm,enablestheintelligentsprayertoworkatthesetspeed,avoidsthesuddenchangeinthespeedoftheintelligentsprayerduetothechangeofpipediameterorthepressuremutationwithinthepixhawk,andprovidesanewideaforthespeedcontroloftheintelligentspra

8、ytruck.Keywords:smart;Spraytruck;controller第一章绪论11.1 研究目的与意义11.2 国内外文献综述21.3 本章总结2第二章原理分析32.1工作环境分析32.2机械结构总体设计方案32.3方案原理论证52. 4本章）结6第三章机械部分结构设计63.1减速系统结构设计63. 2调节系统设计73. 3传动设计83. 4本章小结1010第四章结构分析4.1小车结构方案论证104. 2电车方案选择论证114. 3电车驱动方案论证124. 4供电方案论证13第五章Pixhawk单片机简介155. 1历代Pixhawk介绍155.2控制电路设计185.2.1p

9、ixhawk单片机硬件结构18195.2.3下载端口设计205.3电源模块设计215.4电机驱动模块设计21第六章硬件设计236.1 软件设计环境简介23江苏理工学院毕业设计说明书（论文）1 .1.1Keil开发环境介绍246 .1.2STC_ISP程序下载说明246.2寻迹程序设计246.3避障程序设计246.4遥控程序设计24第七章总结25参考文献27致谢29II江苏理工学院毕业设计说明书（论文）第一章绪论1.1 研究目的与意义单片机技术作为在智能喷洒车上的应用十分广泛，是进行检测及维修的重要手段，应用于各类清洗、检查、维护、焊接等设备的各个领域,对于延长喷洒车的使用寿命,降低喷洒车安全事

10、故的风险都具有十分重要的意义。智能喷洒车大致可以分为轮式、履带式、蠕动式以及介质压差驱动式智能喷洒车。19世纪70年代，随着美国石油pixhawk交通运输的诞生与发展,介质压差驱动式智能喷泗车被广泛应用于石油储存行业的各种Pixhawk的清理。其中，最为具有代表性的便是美国开发的介质式压差传感器驱动pixhawk机械人-PIGo智能喷洒车的驱动力主要来源于流体介质的动力，当智能喷洒车两端的流体压力之间的差值远远超出摩擦的阻力时，智能喷洒车就可以开始向前移动，不需要拖带电缆或者持有蓄电池便可以实现驱动，一次性的行走距离至少可以到达几百千米。20世纪80年代早期，由于信息计算机、自动化等科学技术的

11、发展与进步,智能喷洒车已经进入了快速的发展时期，并最终逐渐发展为一种可以轻松地完成各种复杂管内检查任务的智能化设备,即介质压差驱动式智能喷洒车。挪威石油公司、FTL密封技术公司、pixhawk清理技术公司和pixhawk研究有限公司联合研制开发出了一款具有多管径适应能力，并且可双向运行的介质压差驱动式智能喷洒车。实验表明，该智能喷洒车虽然具备较好的管径适应能力，但其不具备速度控制能力。美国管内服务公司开发研究出了在高流速条件下能实现速度控制的智能喷洒车。智能喷洒车允许流体从智能喷洒车内部流过，通过智能化的控制系统采集数据和调节内部节流阀的开度来实现对智能喷洒车的速度调节，如图K实验结果表明，通

12、过调节，智能喷洒车速度稳定性较好，具有较好的调节能力。德国ROSEN公司开发了多种智能化、集成化流体驱动式pixhawk检测智能喷洒车，。智能喷洒车的功能模块主要包括：速度控制单元，几何检测单元，漏磁检测单元(MFL)和电磁超声换能器检测单元(EMAT)。智能喷洒车行进速度在15m/s之间，pixhawk内介质流速达到15m/s,智能喷洒车容易产生速度波动。Pixhawk控制器图1数据采集1.2 国内外文献综述广州工业大学杨宜民、黄明伟等人在国内较早开展了对能源自给式智能喷泗车的相关技术研究。新型能源自给式智能喷洒车可划分为三部分：发电部分、智能喷洒车本体部分和导向部分。该智能喷洒车还配备了电

13、磁铁刹车装置，用于控制行进速度。但是，该智能喷洒车只适用于大口径、高流速pixhawko北华大学姜生元等人在深入分析了介质流压差驱动式智能喷洒车的驱动、调速原理和结构设计的基础上，开发出了一种新型介质压差驱动式智能喷泗车。智能喷洒车有一个蝶形驱动皮碗，皮碗的中部是节流孔渐变式调速机构,通过控制节流孔的开合来控制流体的流量，从而达到调节速度的目的。节流孔为圆环型且沿周向非均匀分布，节流孔之间以兀/18的夹角等差递增，这样有利于速度稳定。实验表明，当pixhawk内壁为光滑状态时，恒速效果较好；当管壁不光滑时，易产生速度波动现象。1.3 本章总结本章主要通过对可控速智能喷洒车的研究项目意义和可控速

14、智能喷洒车的研究发展现状等问题进行了分析，得出以下结论：1 .目前的智能喷洒车速度控制方式主要两种，一是通过改变智能喷洒车的有效过流断面来改变pixhawk内流体在智能喷洒车两端的压差，从而达到控制智能喷洒车速度的目的。二是通过添加带有刹车功能的支撑轮，通过支撑轮的制动来改变智能喷洒车的速度02 .目前的智能喷洒车速度控制方式均具有一定的局限性，需要人为操作才能对智能喷洒车的速度进行控制。第二章原理分析2.1 工作环境分析根据要求，智能喷洒车速度控制器能够设定智能喷洒车的运行速度，工况变化时能够调节并稳定速度，pixhawk直径为500mm,工作介质为清水。根据钢管壁厚对照表可知，当工作压力小

15、于L6MPa时,DN500的管道内径为500mm,壁厚应为8mm,根据钢管壁厚公差要求，壁厚为8nmi的钢管尺寸公差为+12%-15%,计算可得，摩擦块的工作范围是4.32mm。2.2机械结构总体设计方案目前在对智能喷洒车速度控制中主要采用的方式是改变智能喷泗车有效通过流断面,通过增大或减小智能喷洒车在迎水面上的冲击面积来改变智能喷洒车驱动力，或者是在智能喷洒车外侧添加一个具有刹车作用功能的支持轮来改变智能喷洒车与整个管道内壁之间的摩擦力,从而可以实现对整个智能喷洒车如图2的速度进行控制,但这两种控制方式均需要通过人为操作或通过计算机辅助来完成,无法实现对于pixhawk中机器人速度的控制，无法实时对pixhawk中机器人的速度进行控制。针对以上问题，提出一种新型的智能喷洒车速度控制器设计方案，该智能喷洒车速度控制器是通过管道内压差的变化来调节智能喷洒车的速度，只需要在智能喷洒车