智能小車模塊

智能小車實踐模塊中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院14:58:32申沖2016.5.5智能小車實踐模塊概述目的：1、了解智能小車工作原理；2、鍛煉電路板設(shè)計、焊接、編程能力；3、掌握數(shù)據(jù)采集與傳輸、以及基于MATLAB的濾波器設(shè)計；4、了解智能小車PID控制原理。中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實踐模塊任務(wù)分解：1、智能小車驅(qū)動板電路設(shè)計、電路焊接與編程調(diào)試（5月6日-23日）

電路設(shè)計：5月6日-9日，5月10日集中輔導(dǎo)時提交設(shè)計報告

電路焊接：5月10日-13日，完成電路板焊接，5月13日驗收

編程：5月14日-17日，完成程序編寫，5月17日驗收

調(diào)試：5月18日-22日，完成小車調(diào)試，5月22日驗收

提交第一階段實驗報告：5月23日中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實踐模塊2、智能小車車載傳感器數(shù)據(jù)采集與處理MPU6050數(shù)據(jù)采集與傳輸：5月24日-25日

基于MATLAB的濾波器設(shè)計：5月26日-29日

提交一篇小論文或?qū)嶒瀳蟾妫?月30日3、智能小車速度與運(yùn)行軌跡控制實驗

基于MPU6050的智能小車控制：5月31日-6月3日

基于MPU6050的智能小車轉(zhuǎn)向控制：6月4日-6月6日

集中驗收：6月7日中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實踐模塊內(nèi)容1、智能小車關(guān)鍵技術(shù)介紹2、MPU6050及信號處理技術(shù)3、智能小車的控制中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實踐模塊點擊添加文本如何讓小車奔馳在跑道上框架式思維軟件硬件程序書寫格式函數(shù)調(diào)用層次、參數(shù)傳遞大量數(shù)據(jù)獲取與處理中斷優(yōu)先級、控制系統(tǒng)時間常數(shù)一、框架式思維電源電路傳感器驅(qū)動電路上位機(jī)通信MCU控制核心g_fGyroscopeAngleVelocity14:58:32中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實踐模塊基本控制算法框圖14:58:32中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實踐模塊基本硬件參考方案14:58:32中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實踐模塊如何讓小車奔馳在跑道上二、軟件控制器件操作普通I/OAD采集PWM輸出UART無線串口通信IIC、SPI傳感器通信控制系統(tǒng)邏輯中斷優(yōu)先級、控制周期設(shè)置硬件訪問層(數(shù)據(jù)采集與控制執(zhí)行)業(yè)務(wù)邏輯層相耦合控制系統(tǒng)之間控制量的耦合控制算法的運(yùn)算14:58:32中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實踐模塊程序流程圖14:58:32中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實踐模塊基本硬件框圖14:58:32中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實踐模塊點擊添加文本速度、姿態(tài)檢測傳感器光電編碼器MCUAB正交解碼,速度解算慣性測量單元卡爾曼角度融合、簡易四元數(shù)運(yùn)算傾角、姿態(tài)解算

輔助導(dǎo)航14:58:32中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實踐模塊點擊添加文本電源、驅(qū)動電路電源管理：驅(qū)動電路：電池電壓7.2伏6伏,舵機(jī)驅(qū)動5伏,芯片供電3.3伏,傳感器供電LDO為主流能源效率?相當(dāng)于汽車排量14:58:32中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實踐模塊內(nèi)容1、智能小車關(guān)鍵技術(shù)介紹2、MPU6050及信號處理技術(shù)3、智能小車的控制中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實踐模塊MPU6050以數(shù)字輸出6軸或9軸的旋轉(zhuǎn)矩陣、四元數(shù)(quaternion)、歐拉角格式(EulerAngleforma)的融合演算數(shù)據(jù)。具有131LSBs/°/sec敏感度與全格感測范圍為±250、±500、±1000與±2000°/sec的3軸角速度感測器(陀螺儀)?？沙淌娇刂?，且程式控制范圍為±2g、±4g、±8g和±16g的3軸加速器。移除加速器與陀螺儀軸間敏感度，降低設(shè)定給予的影響與感測器的飄移。

VDD供電電壓為2.5V±5%、3.0V±5%、3.3V±5%；VDDIO為1.8V±5%陀螺儀運(yùn)作電流：5mA，陀螺儀待命電流：5µA；加速器運(yùn)作電流：350µA，加速器省電模式電流：20µA@10Hz高達(dá)400kHz快速模式的I2C，或最高至20MHz的SPI串行主機(jī)接口(serialhostinterface)內(nèi)建頻率產(chǎn)生器在所有溫度范圍(fulltemperaturerange)僅有±1%頻率變化。中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實踐模塊信號處理技術(shù)信號噪聲信號去噪方法

低通濾波器。巴特沃斯、切比雪夫、FIR等。

多尺度分析方法。小波、EMD、LMD等。

其他?？柭?、維納濾波、時頻峰值濾波等。中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實踐模塊內(nèi)容1、智能小車關(guān)鍵技術(shù)介紹2、MPU6050及信號處理技術(shù)3、智能小車的控制中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實踐模塊PID控制算法PID控制是工程實際中應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律。問世至今70多年來，它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。是競賽中控制部分的核心與根基。比例積分微分被控對象控制器理想方程：計算機(jī)計算離散化：14:58:32中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實踐模塊模糊控制算法隨著智能車競賽的發(fā)展，競賽對車模速度、穩(wěn)定性、靈活性有了更高的要求。單純的PID算法很難滿足更高的標(biāo)準(zhǔn)?；谀：刂啤紊窠?jīng)元控制改進(jìn)型的PID算法得以應(yīng)用。輸入e輸出u模糊推理規(guī)則庫RPID控制器PWM輸出執(zhí)行系統(tǒng)編碼器攝像頭MCU運(yùn)算期望值＋－eu模糊值模糊值精確值精確值向量[err,derr]模糊化去模糊化模糊PID控制器算法結(jié)構(gòu)

使用自然語言的思維控制難以用數(shù)學(xué)模型及狀態(tài)方程描述的系統(tǒng)隸屬度函數(shù)亦可用