Система управления положением кресла водителя

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 6

1 Автомобильное кресло, как объект управления 8

2 Математическая модель. 12

2.1 Математическая модель двигателя постоянного тока (ДПТ) 14

2.2 Алгоритм функционирования системы 18

3 Разработка структурной схемы 20

4 Устройство отдельных блоков системы 22

4.1 Микроконтроллер. 22

4.2 Канал 1. 26

5 экономическое обоснование про

екта 30

5.1 Стоимостная оценка разработки. 30

5.2 Стоимостная оценка изделия. 32

6 Безопасность и экологичность проекта 33

6.1 Системный анализ безопасности и надежности при эксплуатации. 33

6.2 Меры по устранению отказов. 36

6.3 Защита окружающей природной среды и утлизация устройства. 38

7 Социальная значимость проекта 44

Заключение. 45

СПИСОК литературы 46

ВЕДЕНИЕ

В последнее время в связи с развитием непроизводственных сфер труда, человек стал много времени проводить сидя. Для того, что бы длительное нахождение в сидячем положении не доставляло больших неудобств, а как следствие не отвлекало от работы, сиденье должно быть удобным. Однако это не просто, так как у каждого человека индивидуальные потребности, связанные с формой тела, полнотой и рядом других факторов. Но производить сиденья для каждого человека индивидуально не представляется возможным.

Существует ряд видов деятельности, где сидеть необходимо. Примером может служить вождение автомобиля. Отличительной особенностью здесь является то, что водитель не может отвлекаться от дороги, что затрудняет его действия, в том числе в целях обеспечения собственного комфорта. Для водителя во время движения является проблемой изменить форму сиденья, так как это затребует некоторых усилий и отвлечения внимания от дороги, что может привести к печальным последствиям. Однако при длительных поездках изменение формы сидения необходимо, так как тело устает, находясь в одном и том же положение без движения. Решением этой проблемы может служить сиденье, оснащенное приводами и системой управления к ним. Такая система будет отбирать минимум внимания и не потребует никаких физических затрат водителя.

Тема дипломного проекта является актуальной, так как целью своей имеет создание комфорта для людей находящихся в автомобиле, что в свою очередь является немаловажным фактором при обеспечении безопасности на дороге.

Целью дипломной работы является разработка системы управления положением кресла водителя.

В работе решаются следующие задачи:

- разработка моделей и алгоритмов управления объектом с учетом особенностей данного объекта;

- разработка структурной и принципиальной схем системы управления.

Результаты работы являются практически полезными, т.к. могут найти применение при разработке реальных систем управления для применения их в автомобильных креслах, или же офисной мебели.

В первом разделе данной работы рассматриваются принципы построения управляемого объекта, его структура, особенности и проблематика управления системой на различных этапах управления.

Во втором разделе определяются входные, возмущающие и выходные переменные, описывается модель управляющего элемента, формулируется алгоритм функционирования системы в целом.

В третьем разделе описывается структурная схема системы в целом и основные принципы ее функционирования.

В четвертом разделе производится детальное описание частей системы.

В пятом разделе приводится экономическое обоснование актуальности разрабатываемого проекта, определяются капитальные и энергетические затраты.

В шестом разделе производится оценка напряженности труда разработчика, анализ условий труда разработчика и мероприятия по устранению вредных факторов, экологичность работы.

1 Автомобильное кресло, как объект управления

Суть управления автомобильным креслом состоит в том, чтобы расположить его необходимым образом в трехмерном пространстве. У него должен меняться угол наклона спинки, положение подушки и уровень подъема подголовника.

Схематически автомобильное кресло с возможными вариантами регулировок показано на рис. 1.

Рис. 1 Схема кресла с возможными вариантами регулировок

На рис. 1 изображена пространственная модель кресла. Оно состоит из основания сиденья, подушки, спинки и подголовника. Основание сиденья перемещается в продольном направлении, в заданных пределах от своего начального до конечного положения. У подушки сидения различают переднюю и заднюю кромки. И передняя и задняя кромки могут подниматься и опускаться в заданных пределах. Спинка сиденья может менять свой угол наклона, а подголовник опускаться и подниматься.

Кроме изменения пространственного положения, в данной модели может быть предусмотрено изменение формы спинки подушки. Для этого оно должна быть оснащена датчиками, расположенными как в спинке, так и в подушке. Схематическое расположение датчиков изображено на рис. 2.

Рис. 2 Расположение датчиков на сиденье

На рис. 2 цифрами обозначены датчики давления, установленные в непосредственной близости с приводами, осуществляющими движение небольшой части сиденья с целью уменьшения давления на него. Подобная система позволит равномерно распределить нагрузку тела на сиденье, что должно повысить комфортабельность. Особенностью этой части является то, что она является полностью автономной, т.е. после ее запуска (нажатия соответствующей кнопки) она сама выполнит настойку, которая будет длиться некоторое, заранее заданное, время. Необходимо только, чтобы с начала ее работы и до конца человек сидел в сиденье, иначе настройка выполнена не будет. Так же желательно, что бы при ее работе человек сидел как можно спокойнее, иначе это может вызвать неправильные показания датчиков, что так же приведет к неверной настройке.

Панель управления всей системой может быть выполнена в виде набора кнопок или тумблеров, которые должны иметь три положения переключения, т.е. два рабочих и среднее, в котором контакты будут разомкнуты. Использование тумблеров в некоторой степени упростит управление, так как если для системы управления формой сиденья достаточно кратковременного замыкания контактов, то для управления его пространственным положением контакт необходимо сохранять до тех пор, пока требуемая часть не перейдет в желаемое положение.

При разработке данной системы, появляется ряд сложностей, с которыми необходимо справляться. К их числу можно отнести такие проблемы как: выбор двигателей, которые должны работать от бортовой сети автомобиля, т.е. 12 В, и при этом способных поднять вес человека; нестабильность бортовой сети автомобиля.

Для того чтобы поднять человека, двигатель должен создавать на выходе достаточно большой момент. Однако, учитывая, что напряжение питания двигателя ограничено напряжением бортовой сети автомобиля. Для увеличения момента на выходе двигателя необходимо использовать редуктор, который, понижая скорость на выходе, увеличит момент вращения.

 Скачать реферат