ЖУРНАЛ «СТА» №4/2006

нием, которое персонально адапти- руется для пользователя; ● «Электродифференциал заднего моста» (программа, реализующая ал- горитм работы задних колёс при по- воротах); ● продольной и поперечной гироста- билизации; ● преодоления поребрика вверх и вниз; ● движения по лестнице вверх и вниз, адаптации к размерам ступенек; ● идентификации параметров лестни- цы; ● изменения колесной базы (от 450 до 850 мм); ● мониторинга датчиков скутера, бло- ков управления приводами, аккуму- ляторной батареи; ● эмуляции на основе показаний дат- чиков работы парковочного радара; ● удалённого доступа к управляющим программам, изменения параметров настройки через Интернет. Трансскутер имеет в своём составе 54 датчика, позволяющих ему приспосо- биться к окружающей среде. Среди них: ● датчики Холла, встроенные в вен- тильные электродвигатели машинок, позволяющие управлять этими дви- гателями в различных режимах; ● абсолютные датчики угла, опреде- ляющие положение составных час- тей трансскутера; ● резистивный датчик поворота руля; ● инфракрасный датчик расстояния для парковочного радара; ● инклинометр, позволяющий опреде- лять наклон скутера при движении; ● акселерометр и датчик угловой ско- рости, служащие для управления ги- ростабилизацией; ● радиочастотный приёмник для дис- танционного управления; ● резистивный датчик линейного пе- ремещения для определения поло- жения кресла относительно рамы; ● шунты для измерения тока двигате- лей и остаточной ёмкости аккумуля- тора; ● потенциометрический задатчик ско- рости движения; ● тензометрический датчик веса для контроля развесовки аппарата (воз- можный вариант). Общее число контроллеров нижнего уровня, отвечающих за работу отдель- ных блоков, – 13: десять контроллеров управления приводами; микромощный контроллер рулевой головки, миними- зирующий количество связей между панелью управления и «мозгом» и от- вечающий за индикацию выводимой информации на дисплей; контроллер определения остаточной ёмкости акку- муляторной батареи; контроллер заря- да и разряда аккумуляторной батареи. Все контроллеры нижнего уровня связаны между собой и «мозгом» по об- щей шине с CANинтерфейсом, что позволяет минимизировать количество проводников и достичь реальной ско- рости передачи данных 1 Мбит/с. Про- граммный цикл и количество уст- ройств в сети позволяют производить обмен посылками с частотой 200 Гц. Электронная часть и программное обеспечение трансскутера модифици- ровались и развивались на протяжении всего времени проектирования и отлад- ки основной конструкции аппарата. Прежде всего появлялся опыт эксплуа- тации, который выявлял недостатки тех или иных технических решений и по- зволял наметить пути последующей мо- дернизации. Кроме этого, неоднократ- но изменялась конструкция аппарата, что требовало определённой унифика- ции блоков и систем для их переноса на вновь создаваемую модель. Говоря о не- которых этапных решениях, которые повлияли на архитектуру системы управления и состав её электронной части, можно выделить два основных варианта построения системы. Первый вариант решения системы управления принципиально отличался от последующих. В его основу была за- ложена распределённая система, вклю- чающая в себя центральный и перифе- рийные контроллеры, соединённые «звездой». Обмен данными между кон- троллерами происходил по интерфейсу RS232. Функции центрального кон- троллера выполнял восьмиразрядный процессор AT89C2051 c тактом 1 мкс; периферийные контроллеры распреде- лялись по частям аппарата, и каждый обслуживал только свою «область»: кресло, колесо, «хвост» и т.д. Такое ре- шение, когда задача дробилась на час- ти, было продиктовано относительно малой производительностью централь- ного процессорного устройства (ЦПУ) АТ89С2051 и его незначительным бы- стродействием. Применение интер- фейса RS232 подразумевает обмен данными только между двумя устройст- вами одновременно, то есть количество соединительных проводов пропорцио- нально числу обсуживающих контрол- леров, что плохо соответствовало усло- виям плотной компоновки устройств. Последующие версии данного варианта построения системы управления преду- сматривали увеличение количества пе- риферийных контроллеров и запарал- леливание нескольких центральных контроллеров для роста производи- тельности ЦПУ, выполненного на базе той же серии 51. Следующий вариант построения системы управления основывался на применении CANсети реального вре- мени с общей средой передачи данных. Это означает, что все узлы сети одно- временно принимают сигналы, переда- ваемые по шине, а CANконтролеры предоставляют аппаратную возмож- ность фильтрации CANсообщений. Каждый узел состоит из двух состав- ляющих: собственно CANконтролле- ра, который обеспечивает взаимодей- ствие с сетью и реализует протокол об- мена, и микропроцессора. Максималь- ная скорость передачи данных по CANсети составляет 1 Мбит/с при длине кабеля не более 40 м, что на по- рядок выше, чем в сети RS232. Общая блоксхема СУ представлена на рис. 3. А РХИТЕКТУРА СИСТЕМЫ УПРАВ - ЛЕНИЯ ТРАНССКУТЕРОМ Архитектура системы была выбрана двухуровневой. Нижний уровень – обслуживание непосредственно самого привода, верхний уровень – согласованная ра- бота приводов по заданной программе (алгоритму), тестирование и контроль работы системы и датчиков; внешний интерфейс — удалённый доступ. В ка- честве контроллера верхнего уровня был выбран 16разрядный микрокон- троллер SAB80C167 фирмы Siemens с тактом 10 нс, что обеспечило увеличе- ние производительности ЦПУ более чем на 2 порядка по сравнению с AT89C2051. В качестве контроллера нижнего уровня был выбран специали- зированный микроконтроллер TMS320F2406 фирмы Texas Instruments для управления электродвигателями. Поскольку все приводы на аппарате однотипные (вентильные двигатели постоянного тока, управляемые по сигналам с датчиков Холла), было при- нято решение унифицировать блоки управления для простоты их тиражиро- вания, отладки и ремонта. При необхо- димости блок вентильного двигателя мог также применяться для управления коллекторным двигателем. Каждый блок состоял из силовой платы, про- цессорной платы, платы сопряжения 42 СТА 4/2006 РАЗ РА БО Т КИ / ГО Р ОД С КОЙ Т РАН С ПО Р Т www.cta.ru