Bakalářská práce
Samořízené auto na autodráhu Autor: Jan Šimon
Vedoucí: Ing. Jan Koprnický, Ph.D.
TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií
Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/07.0247 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR
Samořízené auto na autodráhu Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Struktura prezentace • Úvod • Hardware • Software • Zhodnocení
2
Samořízené auto na autodráhu Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Úvod • Práce se zabývá tvorbou samořízeného auta na autodráhu a účastí na soutěži FRC 2012. • Auto je řízené procesorem. Obsahuje řadu senzorů, jako je například akcelerometr, senzor startu, senzor otáček, atd.
3
Samořízené auto na autodráhu Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Hardware
4
Samořízené auto na autodráhu Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Řízení a napájení • Procesor pomocí H-můstku řídí otáčky a směr otáčení motorku. • Řízení je prováděno pomocí PWM. • Auto obsahuje záložní zdroj, který je připojen pomocí elektronického spínání do stabilizátoru. 5
Samořízené auto na autodráhu Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
6
Samořízené auto na autodráhu Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Senzory • Oba senzory jsou připojeny pomocí OZ k procesoru. • Jejich stav je signalizován LED diodami.
7
Samořízené auto na autodráhu Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Software • Základem je rozeznávání napětí a spínání záložního zdroje. • Dále je to měření překřížení a startů. • Nastavování načítacího, ukládacího a synchronizačního podprogramu.
8
Samořízené auto na autodráhu Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Ukládání mapy trati • Prvním krokem je správné filtrování dat a správné čtení ze senzorů. • Pro ukládání naměřených dat byla použita SD karta, na kterou se hodnoty zapisují do souboru. • Uložená data jsem zobrazoval do grafů pomocí prostředí Matlab. 9
Samořízené auto na autodráhu Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Zobrazení dat
10
Samořízené auto na autodráhu Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Vyčítání z mapy trati • Vyčítají se dvě hodnoty najednou. Začátek a konec zatáčky. • Nastavování rychlostí je posunuté tak, aby se rychlost snížila ještě před zatáčkou a zvýšila ještě před vjezdem do rovinky. • Při vyjetí ze zatáčky se nastaví rychlost a načtou nové dvě hodnoty. 11
Samořízené auto na autodráhu Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Zhodnocení • Podařilo se mi zkonstruovat funkční model auta na autodráhu a navrhnout slušný řídicí algoritmus. • Úspěšně jsem se účastnil soutěže FRC 2012, kde jsem obhájil čtvrté místo. • Získal jsem řadu zkušeností s různými vývojovými prostředími. 12
Samořízené auto na autodráhu Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Děkuji za pozornost 13
Samořízené auto na autodráhu Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Výpočet zrychlení
14
Samořízené auto na autodráhu Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
• V našem případě je tedy maximální zrychlení, kterého auto dosahovalo a = 8 m/s2. • Hodnota 180 odpovídá zrychlení a = 1,779 m/s2. • Hodnota 175 odpovídá zrychlení a = 1,729 m/s2.
15
Samořízené auto na autodráhu Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
16
Samořízené auto na autodráhu Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Mikrokontrolér a mikroprocesor. • Mikrokontrolér nebo také mikropočítač je součástka, která obsahuje mikroprocesor, paměť, I/O, atd. Mikrokontrolér se používá pro řízení různých procesů. Zároveň je schopen komunikovat s okolím. • Mikroprocesor je zodpovědný za správné načítání, dekódování a vykonávání jednotlivých instrukcí uložených v programové paměti. (Většinou bývá spojen s ALU) 17
Samořízené auto na autodráhu Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Úpravy hardwaru • Oboustranný plošný spoj. Snížení hmotnosti auta.
• Změna senzoru startu. Použití ultrazvukového snímače.
18
Samořízené auto na autodráhu Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Úpravy softwaru • Zrychlování každé kolo. Při výpadku použití nižší rychlosti. • Ukládání bodů výpadku do mapy trati.
19
