电动叉车控制器研制

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近年来,我国经济趋势总体稳步发展,作为经济枢纽的物流行业也因此受到越来越多的重视,给叉车行业的兴起提供了很好的增长平台。传统的内燃叉车在机电一体化和自动控制化的发展浪潮中已经逐渐失去优势,并且随着我国环保意识的不断加强,电动叉车代替内燃叉车成为搬运作业中的中坚力量是一种发展趋势。目前我国生产的电动叉车所使用的控制器几乎全部依赖于国外产品,国内在这一领域的研究开发还未成熟,尚处于孕育发展状态。针对此现状,本论文设计了一款适用于电动叉车的新型中央控制器,试图在这一领域取得一定突破。论文首先对电动叉车进行了功能需求分析,对叉车电控系统提出了相应的要求,并在此基础上设计了电控系统总体方案,从而引出中央控制器的设计思路与方案。针对控制器所涉及到的技术理论,分别对CAN总线通信协议和基于Ackerman-Jeantand模型的电子差速算法理论进行了介绍,推导出了适用于本系统的电子差速算法和CAN通信格式。其次,依托控制器总体思路设计了基于STM32F103VCT6微控制器的电动叉车中央控制系统,按照功能需求,围绕控制器进行详细的硬件电路设计和软件设计。硬件系统涵盖操作面板开关量处理电路、电池电压检测电路、电机温度检测电路、CAN通信、USART通信、继电器输出电路等;软件设计则以流程图形式,结合硬件电路的实现目标进行。通过软、硬件结合的方式在理论上提升电动叉车运行的稳定性和灵活性。最后,在控制器硬件结构和软件控制流程的基础上,在MATLAB/Simulink软件环境中进行了基于Ackerman-Jeantand的电子差速控制算法建模仿真,并搭建电动叉车模拟实验平台,测试系统在不同速度、不同方向转角给定的情况下每个车轮的实际转速,用于验证系统的正确性。
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