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摘 要
随着科学技术的不断发展,无线�？丶际踉诠ひ盗煊虻玫搅嗽嚼丛蕉嗟挠τ�。在很多工业场合,由于作业环境存在着不可避免的人身伤害因素,很多企业利用无线�？丶际趵锤纳葡殖∪嗽钡淖饕堤跫�,同时也有效的解放劳动力,提高了劳动生产效率。无线�？丶际醢谕蚜舜车墓ひ挡枷呖刂品绞�,有效的降低了设备投资成本,同时也降低了设各后期维护费用。
本文以冶金铁路运输斤业为背景,经过对机车控制电路结构的研究,在原有机车电气部件的基础上,设计了模糊控制的单片机机车无线�？叵低�,实现了机车的恒速控制和司机远程�？鼗档墓δ�。该系统由机车司机�？仄�(�？囟�)和车载主机(主控端)两部分组成。WSTM32F107VC作为核也控制器,以工业级的BY-602数传电台作为无线通信�？�。巧�？囟松杓屏税醇畔⒉杉坝镆籼嵝训缏�,在主控端采用查表法来实现朴糊控制,并设计了机车控制驱动电路和故障提示电路,集成了RS485通信接口,便于实现累统与计算机通信。在KeilMDK环境下采用C语言和汇编语言开发完成了�？囟撕椭骺囟说腗CU程序。
本文详细介绍了项目设计中的系统分析、模糊控制器设计、硬件结构及软件的设计流程。通过对该系统进行工况条件下的调试,分析了系统存在的不足,并提出了改进意见。
本系统经测试运斤稳定,安全可靠,选用器件廉价,维护成本低。�？仄魇褂貌僮鞣奖�,满足了现场使用需求。
关键词：无线�？�;摸糊控制;单片机
Abstract
Withthe continuous development of science and teechnology,wireless remote control technology in the industrial field has been more and more applications popular.in many industries,due to the existence of the operating environment of the inevitable personal injury factors, many companies use wireless remote control technology to improve the operating conditions of the scene,and it can also liberate labor effectively, improve the productivity. Wireless remote control technology has got rid of the traditional way of industrial wiring control,which can effectively i^educe the cost of investment and equipment msmtenancs.
in this paper,based on the research of the railway transportation industry and the structure of the locomotive control circuit, a wireless remo1:e control system based on the original electric locomotive is designed, the function of the constant speed control and the remcrte control locomotive are realized in this system. The system is compothd of two parts of the locomotive driveris remote COntrol (remote control) and the vehicle host (Master). Taking STM32F107VC as the core controller, the industry level BY-602 digital communication module is used as the wireless communication module.In the remo1:e control,the key information acquisition and voice alarm circuit are designed. The fuzzy control is realized by using the look-up table method in the main control terminal,and the locomotive control driving circuit and the fault circuit are designed. The RS485 communication interface is integrated, which is convenient for the communication between the system and the computer.lile Keil MDK environment,the MCU programs of the remcrte control and the main control are complethd by using C and assembly language.
in this paper,the system analysis,fuzzy controller design,hardware structure and software design now of the project design are introduced in detail. By debugging the system under the real condition, the disadvantage is analyzed, and the improvement suggestions are discussed.
The system is stable, safe and reliable, meanwhile it is cheap and the maintenance cost is low.The remoth control operation is convenient, and it can meet the needs of the scene.
Key Words:Wireless Tele-control; Fuzzy Control; Microcontroller
根据中国钢铁协会的数据统计,2014年我国钢铁行业年粗钢产量已经这到8迄吨。据此推算,仅高湿铁水运输一项业务年运输量就十分巨大。国内大部分钢铁企业在铁水运输达一环节依然采用较为传统的运输方式——铁路运输。传统的铁路调车作业每个调车组一般配置3人,1名司机(主要负责操缴机车)、1名副司机(负责反方向了望,辅助司机作业)、1名连接员(负责车辆的摘钩,解风管)。3人相互配合完成调车作业。由于铁路运输是冶炼过程中的一个重要物流环节,24小时不中断作业,一般的雨雪天气很难对铁路调车作业造成影响,连接员经常顶风冒雪进行室外作业,并且冶金企业的高温髙粉尘、高噪音、有毒有害气体较一般的露天环境对人的危害更大。送也导致传统的冶金企业铁路调车作业一直存在着作业环境恶劣,浪费人为物力,安全性低的缺点。
国外的机车�？叵低称鸩绞奔浣显�,发展迅速,功能上也从开始的单功能单控制向多功能多控制方向发展。目前,国外的机车�？丶际跻丫⒄沟慕衔墒�,且形成了以GE公司和CANAC公司为代表的机车无线控制系统供应商。他们的产品己经大量的应用在发达国家的铁路运输行业,取得了很大的业绩。
以美国GE公司的产品为例,其化车猩控产品从开发之初至今已有半世纪之久。产品主要应用在大规模的铁路调车场作业。其系统由操作单元、机车控制单元和无线网络所组成。系统使用简单,操作方便,对机车控制精确。系统设计内置司机操作记录和故障提醒功能,并可W通过铁路站场上布置的无线网络向控制中也进行僖息传递,便于事故后分析原因。
国内的机车�？叵低称鸩浇贤�,这与国内的人力资源丰富,人工成本较低的因素有关。随着这些年人工成本的不断増加,机车�？叵低痴庵挚善鸬郊踉痹霭芴岣呷嗽卑踩阑さ淖远低骋丫鸩奖还诖笾行推笠邓厥�。国内最早应用机车无线�？叵低车钠笠凳巧虾１Ω旨殴�。上世纪90年代,该公司从曰本进曰无线电�？鼗涤糜诟呗碌奶返鞒底饕�。后期由于成本原因对机车进行国产化改造,降低了设备运行成本。
2006年由南车集团公司与北京交通大学共同设计开发的机车�？叵低吃诶诚芨殖ü匝椴⒀槭兆俺凳褂�。该套系统采用独立设计的方式,可与机车分离以适应多种机车车型。系统分为司机手持机和车载主机两个部分,实现司机远程操作机车的功能。系统在设计时充分考虑了可靠性和安全性的问题,引入了铁路设备通用的"故障一安全"原则并设计了多种兀余措施。同时在一些细节部分,如�？仄鞯牡绯氐缌考嗖饧胺狼愕沟缏返纳杓贫几拥暮侠砑叭诵曰�。
近年来,国内机车�？叵低车姆⒄垢⒅囟喙δ芎屯缁礁龇矫�。通过在全铁路站场布局无线网络,实施无线信号全覆盖,可将车站调度室内值班人员发布的操作命令传送到机车上。车载主机接收到控制命令后,传送给机车的执行部分。同时,机车运行速度、柴油机油压、机车冷却水温、机车周围环境的图像采集信号等相关信息可W通过网络实时传递给车站内的操作人员。这样机车司机可以足不出户"的完成机车操作,最大限度改善司机工作环境,确保人身安全。同时也易于实现对多台机车的集中指挥,相互协作完成复杂的运输作业。
模糊控制单片机机车无线�？叵低晨ⅲ�
110V转24V电源电路
电量监控电路
无线通信过程
系统实物
目 录
摘 要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 模糊控制技术的发展及优势
1.4 本课题主要完成的工作
2 系统分析与总体设计
2.1 需求分析
2.2 总体设计
3 机车恒速控制系统设计
3.1 机车恒速控制系统的结构设计
3.2 模糊控制器的设计
3.2.1 机车速度偏差模糊化
3.2.2 机车加速度模糊化
3.2.3 机车柴油机转速偏差模糊化
3.2.4 系统模糊控制规则
3.3 机车恒速控制系统模型的Matlab/Simulink仿真
3.4 模糊控制算法的实现
4 系统硬件的设计
4.1 系统硬件的总体结构
4.2 控制器的选择
4.3 系统电源电路设计
4.4 无线通信接口设计
4.5 机车控制电踞设计
4.6 机车状态采集电路设计
4.7 系统时钟电路设计
4.8 电池电量监控电路设计
4.9 显示与存储电路设计
4.10 语音报警电路设计
5 系统软件设计
5.1 车载主机主程序设升
5.2 无线通信模式设计
5.3 机车主机初始化子程序设计
5.4 机车控制子程序设汁
5.5 �？仄髦鞒绦蛏杓�
6 系统实验调试及安全性设计总结
6.1 系统实验与调试
6.2 系统的安全性设计总结
结论
参考文献
致谢
（如您需要查看本篇毕业设计全文，请您联系客服索�。�