科技光電平衡組一隊(duì)技術(shù)報(bào)告

關(guān)于技術(shù)報(bào)告和研 使用的說(shuō)本人完全了解第八屆“飛思”杯大學(xué)生智能汽車(chē)邀請(qǐng)賽關(guān)于保留、使用技術(shù)報(bào)告和研究 的規(guī)定，即：參賽作品著作權(quán)歸參賽者本人，比賽和飛思半導(dǎo)體公司可以在相關(guān)主頁(yè)上收錄并公開(kāi)參賽作品的設(shè)計(jì)方案、技術(shù)報(bào)告以及參賽模型車(chē)的、圖像資料，并將相關(guān)內(nèi)容編纂收錄在 集中。日目目 線形CCD的安 線性CCD傳感 3.2.3編 2 參考文 大學(xué)生“飛思”杯智能汽車(chē)競(jìng)賽是以“立足培養(yǎng)、重在參與、鼓勵(lì)探索、追求卓越”為，鼓勵(lì)創(chuàng)新的一項(xiàng)科技競(jìng)賽活動(dòng)。競(jìng)賽要求在規(guī)定的汽車(chē)模型平臺(tái)上，使用飛思半導(dǎo)體公司的微控制器作為控制模塊，通過(guò)增加道路傳感器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊以及編寫(xiě)相應(yīng)控制程序，制作完成一個(gè)能夠自主識(shí)別道路的模型汽車(chē)。智能汽車(chē)競(jìng)賽的賽道路面為寬度不小于45cm的白色面板，賽道兩側(cè)邊沿有寬為25mm的連續(xù)黑線作為引導(dǎo)線。參賽隊(duì)員的目標(biāo)是模型汽車(chē)需要按照規(guī)則以最短時(shí)間完成單圈賽在本次比賽中本組使用大賽統(tǒng)一提供的競(jìng)模，采用飛思32位微控制器MK60DN256ZVLL10作為控制單元，自主構(gòu)思控制方案及系統(tǒng)設(shè)化的位置的方法。控制算法上，從PID到Bang-Bang,再到模糊PID都進(jìn)行了一在這份報(bào)告中，我們主要通過(guò)對(duì)整體方案、機(jī)械、硬件、算法等方面的介紹，詳細(xì)闡述我隊(duì)在此次智能汽車(chē)競(jìng)賽中的思想和創(chuàng)新。具體表現(xiàn)在電路的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、算法以及輔助調(diào)試模塊等方面的創(chuàng)新。我隊(duì)成員涉及自動(dòng)化、機(jī)械、計(jì)算機(jī)等專業(yè)，在準(zhǔn)備比賽的過(guò)程中，隊(duì)員查閱了大量的專業(yè)資料，反復(fù)地調(diào)試汽車(chē)模型的各項(xiàng)參數(shù)。所有隊(duì)員都為此次智能汽車(chē)競(jìng)賽付出了艱苦的勞動(dòng)。這份報(bào)告凝聚著科技大學(xué)智能汽車(chē)隊(duì)光電組全本章主要介紹智能汽車(chē)系統(tǒng)總體方案的選定和總體設(shè)計(jì)思路，在后面的章節(jié)中將整個(gè)系統(tǒng)分為機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制模塊、控制算法等三部分對(duì)智能汽車(chē)控制系統(tǒng)進(jìn)行深入的介紹和分析。本屆智能汽車(chē)大賽光電組比賽對(duì)傳感器有著嚴(yán)格的規(guī)定，使用激光傳感器，改為統(tǒng)一線性DED光學(xué)傳感器，這對(duì)我隊(duì)是一個(gè)全新的。ED燈雖然有信號(hào)穩(wěn)定的特點(diǎn)，但是由于前瞻太小，不適合平衡組的汽車(chē)來(lái)循跡。相比之下，D與傳統(tǒng)的光電傳感器相比有著信息量大，質(zhì)量輕，電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，但是由于需要鏡頭成像，所以會(huì)帶來(lái)成像失真，靜電干擾嚴(yán)重等問(wèn)題。由于平衡車(chē)的特殊性，車(chē)身在循跡前進(jìn)的過(guò)程中，必須保持車(chē)身的平衡。根據(jù)最基本保持車(chē)身平衡的基本原理，我們需要知道車(chē)身當(dāng)前的角度和角速度。因此在保持車(chē)身平衡方面，我們確定以加速度計(jì)作為角度傳感器，陀螺儀作為角速度傳感器。另外，車(chē)身轉(zhuǎn)向控制方面，也使用陀螺儀作為轉(zhuǎn)向反饋。遵照本屆競(jìng)賽規(guī)則規(guī)定，智能汽車(chē)系統(tǒng)采用飛思的32位微控制器MK60DN256ZVLL10單片機(jī)作為控制單元用于智能汽車(chē)系統(tǒng)的控制。線性CCD賽道明暗信息，返回到單片機(jī)作為轉(zhuǎn)向控制的依據(jù)。加速度計(jì)返回的模擬信號(hào)作為車(chē)身當(dāng)前角度的信號(hào)，陀螺儀車(chē)身轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。主控輸出波控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速以保持車(chē)身的平衡和鎖定賽道。同四輪車(chē)不同，平衡組需要使用左右輪的差速來(lái)轉(zhuǎn)彎。為了控制的準(zhǔn)確性和快速性，我們使用編作為速度傳感器。編返回的信號(hào)可以形成閉環(huán)，使用PID控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。平衡組加會(huì)導(dǎo)致車(chē)身的傾角劇烈的變化，這并不利于車(chē)身保持平衡。因此整個(gè)調(diào)試過(guò)程就是要保證車(chē)身穩(wěn)定的前提下不斷提高車(chē)模前進(jìn)的平均速度。根據(jù)以上系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，共包括六大模塊：MK60DN256ZVLL10主控模塊、傳感器模塊、電源模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、速度檢測(cè)模塊和輔助調(diào)試模塊。各模塊的作用如下：MK60DN256ZVLL10主控模塊，作為整個(gè)智能汽車(chē)的“大腦”，將采集CCD傳感器、陀螺儀，加速度計(jì)和光電編等傳感器的信號(hào)，根據(jù)控制算法做出控制決策，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)完成對(duì)智能汽車(chē)的控制；傳感器模塊，是智能汽車(chē)的“眼睛”，可以通過(guò)一定的前瞻性，提前感知前方的賽道信息，為智能汽車(chē)的“大腦”做出決策提供必要的依據(jù)和充足的反應(yīng)時(shí)間，同時(shí)使用陀螺儀和加速度計(jì)計(jì)算車(chē)模行進(jìn)過(guò)程中的實(shí)時(shí)角速度和加速度信息，用以保持車(chē)模穩(wěn)定行進(jìn)；電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)和伺服電機(jī)完成智能汽車(chē)的加控制速度檢測(cè)模塊，檢測(cè)反饋智能汽車(chē)輪的轉(zhuǎn)速，用于速度的閉環(huán)控制；輔助調(diào)試模塊，主要用于智能汽車(chē)系統(tǒng)的功能調(diào)試、狀態(tài)本章重點(diǎn)分析了智能汽車(chē)系統(tǒng)總體方案的選擇，并介紹了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)和總體結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)要地分析了系統(tǒng)各模塊的作用。在今后的章節(jié)中，將對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)行詳細(xì)介紹。智能汽車(chē)各系統(tǒng)的控制都是在機(jī)械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，因此在設(shè)計(jì)整個(gè)軟件架構(gòu)和算法之前一定要對(duì)整個(gè)模型車(chē)的機(jī)械結(jié)構(gòu)有一個(gè)全面清晰的認(rèn)識(shí)，然后建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，從而再針對(duì)具體的設(shè)計(jì)方案來(lái)調(diào)整賽車(chē)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并在實(shí)際的調(diào)試過(guò)程中不斷的改進(jìn)優(yōu)化和提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。本章將主要介紹智能汽模型車(chē)型車(chē)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和調(diào)整方案。此次競(jìng)賽選用的是東莞市博思電子數(shù)碼科技生產(chǎn)的智能車(chē)競(jìng)賽模型車(chē)(D型模型車(chē))，配套的電機(jī)型號(hào)為-2875。智能車(chē)的2.1速度傳感器的安圖2.2主銷后傾圖線形CCD圖2.4CCD的安裝車(chē)模傾角傳感重心的高度是影響智能車(chē)穩(wěn)定性的因一。當(dāng)重心高度偏高時(shí)，智能車(chē)在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中會(huì)發(fā)生抬輪現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至翻車(chē)。因此，從小車(chē)穩(wěn)定性出發(fā)，我們盡量降低重心高度，從而保證小車(chē)可靠穩(wěn)定。電路板的安電池安模型車(chē)的性能與機(jī)械結(jié)構(gòu)有著非常密切的聯(lián)系。良好的機(jī)械結(jié)構(gòu)是模型車(chē)提高速度的關(guān)鍵基礎(chǔ)。在同等的控制環(huán)境下，機(jī)械機(jī)構(gòu)的好壞對(duì)其速度的影響十分顯著。我們非常重視對(duì)智能汽車(chē)的機(jī)械結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，經(jīng)過(guò)大量的理論研究和實(shí)踐，我們小車(chē)的大部分質(zhì)量都集中在兩輪前后，達(dá)到降低重心的目的，從而提高了小車(chē)整體的穩(wěn)定性和可靠性。電源管理模首先了解一下不源的特點(diǎn)，電源分為開(kāi)關(guān)電源和線性電源，線性電源的電壓反饋電路是工作性狀態(tài)，開(kāi)關(guān)電源是指用于電壓調(diào)整的管子工作在飽和和截至區(qū)即開(kāi)關(guān)狀態(tài)的。線性電源一般是將輸出電壓取樣然后與參考電壓送入比較電壓放大器，此電壓放大器的輸出作為電壓調(diào)整管的輸入，用以控制調(diào)整管使其結(jié)電壓隨輸入的變化而變化，從而調(diào)整其輸出電壓，但開(kāi)關(guān)電源是通過(guò)改變調(diào)整管的開(kāi)和關(guān)的時(shí)間即占空比來(lái)改變輸出電壓的。從其主要特點(diǎn)上看：線性電源技術(shù)很成熟，制作成本較低，可以達(dá)到很高的穩(wěn)定度，波紋也很小，而且沒(méi)有開(kāi)關(guān)電源具有的干擾與噪音，開(kāi)關(guān)電電源模塊對(duì)于一個(gè)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)極其重要，關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)是否能夠正常工作，因此在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)應(yīng)選好合適的電源模塊。競(jìng)賽規(guī)則規(guī)定，比賽使用智能汽車(chē)競(jìng)賽統(tǒng)一配發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)車(chē)模用7.2V2000mAhid供電，而單片機(jī)系統(tǒng)、路徑識(shí)別的CD傳感器、陀螺儀和加速度傳感器均使用的是3.3V的電源。編需要5V電源，伺服電機(jī)工作電壓范圍為4V到6V（為提高伺服電機(jī)響應(yīng)速度，采用7.2V供電），直流電機(jī)可以使用7.2V2000mAhNi-cd蓄電池直接供電，智能汽車(chē)電壓調(diào)節(jié)電路示例見(jiàn)圖3.1。3.15V電源模塊用于為74HC08，74HC14,編供電。常用的電源有串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電源（LM2940TPS7805等和開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源（LM2596、LM2575、AS1015等）兩大類。前者具有紋波小、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但是效率較低，功耗大；后者功耗小，效率高，電流大，但電路卻比較復(fù)雜，電路的紋波大。本次電路5V的電源分成2個(gè)穩(wěn)壓來(lái)提供，一個(gè)為H橋芯片IR2184S提供5V電源，另一個(gè)為編和邏輯轉(zhuǎn)換提供電源。由于本次使用的是K60單片機(jī)和CCD傳感器。這些模塊均要求使用3.3V電源。3.3電源也分為2個(gè)電源，一個(gè)為傳感器供電，另一個(gè)為單片機(jī)，鍵盤(pán)，液晶供電。總體上來(lái)說(shuō)，我們電源的分離是為了減小傳感器電源的穩(wěn)定。CCD，陀螺儀，加速度計(jì)都是模擬傳感器，電源的紋波將影響傳感器的性能。減小電源的紋波的大小可以保證傳感器的可靠性。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模本次光電平衡組需要驅(qū)動(dòng)2個(gè)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)尤為重要。常用的電柵極驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。市面上常見(jiàn)的集成H橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)中，飛思卡爾公司的33886型性能較為出色，該具有完善的過(guò)流、欠壓、過(guò)溫保護(hù)等功能，內(nèi)部MOSFET導(dǎo)通電阻為120毫歐，具有最大5A的連續(xù)工作電流。使用集成的電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，可靠性高，但是性能受限。由于比賽電機(jī)內(nèi)阻僅為幾毫歐，而集成內(nèi)部的每個(gè)OSFET導(dǎo)通電阻在120毫歐以上，大大增加了電樞回路總電阻，此時(shí)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降落較大，驅(qū)動(dòng)電路效率較低，電機(jī)性能不能充分發(fā)揮。由于分立的N溝道MOSFET具有極低的導(dǎo)通電阻，大大減小了電樞回路總電阻。另外，專門(mén)設(shè)計(jì)的柵極驅(qū)動(dòng)電路可以提高M(jìn)OSFET的開(kāi)關(guān)速度，使控制方式的調(diào)制頻率可以得到提高，從而減少電樞電流脈動(dòng)。并且柵極驅(qū)動(dòng)通常具有防同臂導(dǎo)通、硬件死區(qū)、欠電壓保護(hù)等功能，可以提高電路工作的可靠性。IR公司號(hào)稱功率半導(dǎo)體，所以我們主要在IR公司的產(chǎn)品中進(jìn)行選擇。其中IR2184型半橋驅(qū)動(dòng)可以驅(qū)動(dòng)高端和兩個(gè)N溝道MOSFET，能提供較大的柵極驅(qū)動(dòng)電流，并具有硬件死區(qū)、硬件防同臂導(dǎo)通等功能。使用兩片IR2184型半橋驅(qū)動(dòng)可以組成完整的直流電機(jī)H橋式驅(qū)動(dòng)電路。由于其功能完善，價(jià)格低廉容易采購(gòu)，所以我們選擇它進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖3.2所示。3.2IR2184應(yīng)用圖選擇MOSFET時(shí)主要考慮的因素有：耐壓、導(dǎo)通內(nèi)阻和封裝。智能汽車(chē)電源是額定電壓為7.2V的電池組，由于電機(jī)工作時(shí)可能處于再生發(fā)電狀態(tài)，所以驅(qū)動(dòng)部分的元件耐壓值最好取兩倍電源電壓值以上，即耐壓在16V以上。而導(dǎo)通內(nèi)阻則越小越好。封裝越大功率越大，即同樣導(dǎo)通電阻下通過(guò)電流更大，但封裝越大柵極電荷越大，會(huì)影響導(dǎo)通速度。常用的MOSFET封裝有TO-220、TO-252、SO-8等，TO-252封裝功率較大、而柵極電荷較小。于是我們最終選擇了IR公司TO-252封裝的LR7843型N溝道MOSFET，VDSS=55伏、RDS(on)=8.0毫歐、ID=110安。IR2104的控制信號(hào)有兩個(gè)管腳IN和SD。IR2104輸入輸出信號(hào)關(guān)系圖如圖3.3所示：而當(dāng)兩片IR2104驅(qū)動(dòng)如圖3.4所示可逆橋式電路時(shí)，其真值表為表3.4HHLHHLLHLHHHLHHLHHHHHLHLLHLHLHLHXLXLLLLL3.5圖3.6中IC是一個(gè)高壓驅(qū)動(dòng),動(dòng)2個(gè)半橋SFET。b,s為高壓端供電oMoss電位為下橋臂功率管2的飽和導(dǎo)通壓降,基本上接近地電位,此時(shí)cc通過(guò)自舉二極管D對(duì)自舉電容2充電使其接近Vc電壓.當(dāng)2關(guān)斷時(shí)s端的電壓就會(huì)升高,由于電容兩端的電壓不能突變,因此b端的電平接近于Vs和Vc端電壓之和,而和s之間的電壓還是接近Vc電壓.當(dāng)2,2作為一個(gè)浮動(dòng)的電壓源驅(qū)動(dòng)22s2.6D2I2184在脈寬調(diào)制（）應(yīng)用時(shí)應(yīng)嚴(yán)格挑選和設(shè)計(jì)的元器件,根據(jù)一定的規(guī)則進(jìn)行計(jì)算分析;并在電路實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行調(diào)整,使電路工作處于最佳狀態(tài),其中D是一個(gè)重要的自舉器件應(yīng)能阻斷直流干線上的高壓其承受的電流是柵極電荷與開(kāi)關(guān)頻率之積,為了減少電荷損失,應(yīng)選擇反向漏電流小的快恢復(fù)二極管,內(nèi)高壓部分的供電都來(lái)自圖中自舉電容2上的電荷;為保證高壓部分電路有足夠的能量供給#應(yīng)適當(dāng)選取2的大小.OSFET具有相似的門(mén)極特性,開(kāi)通時(shí)需要在極短的時(shí)間內(nèi)向門(mén)極提供足夠的柵電荷,在自舉電容的充電路徑上,分布電感影響了充電的速率,下橋臂功率管的最窄導(dǎo)通時(shí)間應(yīng)保證自舉電容有足夠的電荷#以滿足柵極所需要的電荷量再加上功率器件穩(wěn)態(tài)導(dǎo)通時(shí)漏電流所失去的電荷量.因此,從最窄導(dǎo)通時(shí)間為最小值考慮,自舉電容應(yīng)足夠小;綜上所述,在選擇自舉電容大小時(shí)應(yīng)考慮,既不能太大影響窄脈沖的驅(qū)動(dòng)性能;也不能太小影響寬脈沖的驅(qū)動(dòng)要求,應(yīng)從功率器件的工作頻率、開(kāi)關(guān)速度、門(mén)極特性等方面進(jìn)行選擇、估算后調(diào)試而定。接口模CCD的器件很少，輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波等處理后就可以直接連接K60AD端口上。接口極其簡(jiǎn)單，電路如下所示。3.7CCD3.8由于今年比賽規(guī)則對(duì)光電平衡組的傳感器有明確的規(guī)定，所以我們?cè)趥鞲衅鞯倪x擇上沒(méi)有花費(fèi)時(shí)間。對(duì)于的傳感器的優(yōu)化，我們也主要是傳感器對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性方面。線性CCD時(shí)間成正比。因此為了適應(yīng)場(chǎng)地，CCD的積分時(shí)間應(yīng)該是可變的。加速度計(jì)使用MMA7361。ENC-03陀螺儀有比較小的體積和高的靈敏度。其工作電壓范圍為2.75~5.25V。一種運(yùn)用比較廣泛的電路，如圖3.10所示。同一PCB板上使用2個(gè)陀螺儀的時(shí)候，需要使用一個(gè)ENC-03MA和一個(gè)加速度傳感計(jì)。我們使用的是MMA7361，MMA7361具有工作電壓第（2.2~3.6V），靈敏度高濾波。電路如圖3.11所示。3.2.3編設(shè)計(jì)上拉電阻同時(shí)為了保證波形的穩(wěn)定主控板上使用了74HC14非門(mén)K603.113.12所示。我們選用ZLG7290控制，它可以驅(qū)動(dòng)八位數(shù)碼管，最多可驅(qū)動(dòng)64個(gè)獨(dú)立圖 圖 ZLG7290應(yīng)用原理圖 ZLG7290管腳說(shuō)我們?cè)O(shè)計(jì)了八位數(shù)碼管，3*4共十二鍵的鍵盤(pán)，在具體的設(shè)計(jì)中可依據(jù)實(shí)際的應(yīng)用選擇限流電阻的大小，這樣可以靈活的控制數(shù)碼管的亮度。硬件電路是模型汽車(chē)系統(tǒng)的必備部分。只有穩(wěn)定的硬件電路才能保證程序的正確控制。為此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路之時(shí)，考慮了很多問(wèn)題，采用了模擬部分與數(shù)字部分等措施。我們的硬件電路的設(shè)計(jì)思想是在保證正確檢測(cè)信號(hào)的前提下，盡可能精簡(jiǎn)電路。主程序流程圖由于LED的前瞻距離十分有限，所以線性CCD自然成為了較好的方案選擇。新型傳感器路徑識(shí)別狀由于今年的賽道信息增加了小S虛線規(guī)則以及黑色路障規(guī)則，并且對(duì)光源傳感器做出了要求，在使用CCD進(jìn)行賽道識(shí)別，傳統(tǒng)的傳感器搜索跳變沿算法可取之處不是很大，不過(guò)不缺乏借鑒之處。對(duì)于我們的模型車(chē)，CCD在賽道上可能的狀態(tài)有：在普通的賽道處、在起點(diǎn)處、在十字交叉線處、小S虛線處、路障處。由于傳感器的改變以及規(guī)況也顯得錯(cuò)綜復(fù)雜，點(diǎn)層出不窮。記為left16~63和right64~111。在直道時(shí)，兩側(cè)都會(huì)檢測(cè)到賽道邊沿，且大體處于中間位置，左右較對(duì)稱；在小彎道時(shí)，兩側(cè)都會(huì)檢測(cè)到賽道邊沿，但會(huì)有小幅地左右擺動(dòng)；在其它彎道時(shí)，會(huì)出現(xiàn)左右側(cè)跳變沿出賽道的狀況，這時(shí)主要依靠一側(cè)D進(jìn)行全白的也只會(huì)在十字的時(shí)候出現(xiàn)，當(dāng)然小S虛線位置也不排除會(huì)有全白的情況發(fā)生，雖說(shuō)黑白線時(shí)左右對(duì)稱的，但是黑白條的長(zhǎng)度固定十公分，內(nèi)側(cè)長(zhǎng)度遠(yuǎn)不及外側(cè)長(zhǎng)度，無(wú)可避免的會(huì)多次出現(xiàn)單側(cè)全白的情況；終點(diǎn)線依靠CCD返回值具有駝峰形狀的賽道信息返回值來(lái)測(cè)得。線性CCD傳感器路徑識(shí)別算路徑識(shí)別算法是我們使用的是由CCD中心向兩側(cè)搜索提取跳變沿的算法，通過(guò)提取到的兩側(cè)跳變沿相加除二來(lái)得到小車(chē)轉(zhuǎn)向需要的轉(zhuǎn)向值。具通過(guò)CCD返回的像素值，利用17閾值來(lái)找到跳變沿，計(jì)算當(dāng)傳感器檢測(cè)到黑線時(shí)相應(yīng)的傳感器返回中線值。式中，Pixel[i]為對(duì)應(yīng)傳感器的狀態(tài)值。{if(ABS(Pixel[i-1]-Pixel[i]){leftbreak=i;}}for(i=111;i>64;i--{if(ABS(Pixel[i+1]-Pixel[i]){rightbreak=i;}}其中l(wèi)eftbrk_num與rightbrk_num是判斷左右是否全黑與全白的判斷條件。由此可以得到模型車(chē)的狀態(tài)，為下一步控制決策提供必要的信息。通過(guò)得到的leftrk_numrightbrk_num是否等于48來(lái)判斷左右側(cè)是否是全白的情況。對(duì)于直立車(chē)來(lái)說(shuō)，在控制過(guò)程中，不僅要考慮雙電機(jī)差速轉(zhuǎn)向問(wèn)題，還要考慮直立與速控問(wèn)題，這三個(gè)重要的量都是在兩個(gè)車(chē)輪上完成，復(fù)雜度極高，我們采用線性相加的方式將其擬合在一起，并對(duì)其上下限做出限制，當(dāng)超出這個(gè)限制時(shí)，強(qiáng)制到限制的最大值處。彎道策略分其中，切彎路徑主要決定了車(chē)輛是選擇內(nèi)道過(guò)彎還是外道過(guò)彎。切內(nèi)道，路經(jīng)最短，但是如果地面附著系數(shù)過(guò)小會(huì)導(dǎo)致車(chē)輛出現(xiàn)側(cè)滑的不穩(wěn)定行駛狀態(tài)，原因是切內(nèi)道時(shí)，曲率半徑過(guò)小，同時(shí)速度又很快，所以模型車(chē)需要的向心力會(huì)很大，而賽道本身是平面結(jié)構(gòu)，向心力將全部由地面的摩擦力提供，因此賽道表面的附著系數(shù)將對(duì)的運(yùn)行狀態(tài)有很大影響。切外道，路徑會(huì)略長(zhǎng)，但是有的調(diào)整機(jī)會(huì)，同時(shí)曲率半徑的增加會(huì)使得模型車(chē)可以擁有更高的過(guò)彎速度。熟性和可操作性上都有著很大的優(yōu)勢(shì)。所以最后我們選擇了PID的控制方式。組成PI調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器。成PD或PID控制器。本章詳細(xì)介紹了智能汽車(chē)的控制軟件的設(shè)計(jì)和思路。傳感器部分重點(diǎn)介紹了CCD傳感器的原理和算法。在控制策略上主要介紹了PID控制理論和對(duì)彎道信息的處理和控制上。程序的開(kāi)發(fā)是在提供的IAR下進(jìn)行的，包括源程序的編寫(xiě)、編譯和，并最終生成可執(zhí)行文件。IARSystems是全球領(lǐng)先的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具和服務(wù)的供應(yīng)商。公司成立于1983年，提供的產(chǎn)品和服務(wù)涉及到嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和測(cè)試的每一個(gè)階段，包括：帶有C/C++編譯器和調(diào)試器的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和中間件、開(kāi)發(fā)套件、硬件仿真器以及狀態(tài)機(jī)建模工具。通過(guò)提供的IAR編譯軟件的調(diào)試功能，可以得到大量的信息，為智能汽車(chē)的調(diào)試提供了很大的幫助。在智能汽車(chē)的調(diào)試過(guò)程中，有針對(duì)性的開(kāi)發(fā)一個(gè)便于人機(jī)交互的上位機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)簡(jiǎn)單明了的可視化界面直觀的顯示智能汽車(chē)的狀態(tài)對(duì)調(diào)試有很大幫助。我們開(kāi)發(fā)了用于監(jiān)測(cè)智能汽車(chē)實(shí)時(shí)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，大大提高了調(diào)試效率?？萍即髮W(xué)光電平衡組上位機(jī)系統(tǒng)用C#開(kāi)發(fā)完成。本系統(tǒng)可以記錄車(chē)運(yùn)行信息的SD卡，并根據(jù)所以記錄信息，畫(huà)出相應(yīng)的曲線，可以很方便的看出車(chē)身前進(jìn)過(guò)程中傳感器，電機(jī)轉(zhuǎn)速等相關(guān)信息。5.1在該版本系統(tǒng)中，我們不僅可以智能汽車(chē)行駛過(guò)程中的狀態(tài)，并且可以保存一些重要信息，比如各種特殊道傳感器的狀態(tài)，速度及路徑圖等。通過(guò)該系統(tǒng)，我們可以綜合智能汽車(chē)實(shí)際行駛中的信息，分析得出最優(yōu)控制策略，進(jìn)而得到最優(yōu)控制策略。經(jīng)過(guò)改裝后，智能汽車(chē)的外形參數(shù)為：車(chē)長(zhǎng)：300mm；車(chē)寬：200mm；車(chē)高：180mm；車(chē)重：智能汽車(chē)相關(guān)技術(shù)參數(shù)如表6.16.11 “飛思”杯大學(xué)生智能汽車(chē)競(jìng)賽已經(jīng)成功舉辦了七屆，該競(jìng)賽涵蓋了控制、模式識(shí)別、傳感技術(shù)、電子、電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等多個(gè)學(xué)科，培養(yǎng)了學(xué)生的知識(shí)融合和實(shí)踐動(dòng)手