山东大学威海分校—龙威神光技术报告

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1、山东大学威海分校第六届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛技术报告学校：山东大学威海分校队伍名称：龙威神光参赛队员：冯骁郑亚林于甄带队教师：王小利郑亚民45山东大学威海分校关于技术报告和研究论文使用授权的说明本人完全了解第六届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。参赛队员签名：带队教师签名：日期：45山东大学威海分校目录第1章引言1第2章智能车设计分析22.1

2、设计要求及设计思路22.2总体设计22.3赛道信息采集32.4电机驱动设计42.5控制算法设计4第3章硬件设计53.1机械设计53.1.1车模结构特点53.1.2舵机位置53.1.3系统电路板的固定及连接53.2传感器布局53.2.1红外对管布局63.2.2激光管布局63.3电路设计73.3.1主控制器模块73.3.2电源管理模块83.3.3测速传感器模块93.3.4电机驱动103.3.5舵机控制103.4车模外型11第4章软件系统设计114.1总体思路114.2循迹子程序134.3策略与控制量计算144.3.1转向控制144.3.2舵机摆头与打角子程序154.4车速控制154.4

3、.1车速控制154.4.2PID控制算法164.4.3本系统采用的速度调节控制策略17第5章开发工具、制作调试过程1945山东大学威海分校5.1开发工具195.2调试过程中的问题195.2.1数字舵机问题195.2.2光点问题205.3制作调试过程20第6章模型车的主要技术参数说明21第7章总结21参考文献23致谢24附录2545山东大学威海分校第1章引言第六届“飞思卡尔杯”全国大学生智能汽车邀请赛规定参赛选手须使用竞赛秘书处统一指定并负责采购竞赛车模套件，采用飞思卡尔半导体公司的16位微控制器作为核心控制单元，自主构思控制方案进行系统设计，包括传感器信号采集处理、动力电机驱动、转

4、向舵机控制以及控制算法软件开发等，完成智能车工程制作及调试。大赛分光电、摄像头和电磁三个赛题组，在车模中使用透镜成像进行道路检测方法属于摄像头赛题组，采用检测磁场强度对道路进行检测的方法属于电磁组，除此之外则属于光电赛题组。本组设计的智能小车是基于红外传感器的，属于光电赛题组。在制作小车的过程中，我们对小车的整体构架进行了深入的研究，分别在机械机构、硬件和软件上都进行过更进，硬件上主要是考虑并实践各种传感器的布局，改进驱动电路，软件上先后进行了几次大改，小车的寻线方式从最先的线性拟合到现在位置加权，最终确定的适应性更强的优化的位置加权的方法。控制算法上，从PID到Bang-Bang

5、,再到模糊PID都进行了一些研究。我们的技术报告以智能小车的设计为主线，包括小车的构架设计、软硬件设计，以及控制算法研究等，分为七章。其中，第一章为引言部分；第二章主要介绍了小车的总体设计；第三章对小车的硬件设计进行了详细的介绍，其中包括机械改造，电路设计两大部分；第四章描述了小车的软件设计和相关算法；第五章对开发工具、制作、安装、调试过程说明；第六章对模型小车的技术参数说明；第七章叙述了我们对设计的总结和展望。45山东大学威海分校第1章智能车设计分析1.1设计要求及设计思路智能车比赛以快速平稳地完成赛程为目标，比赛过程中若出现小车同时有两个轮子脱离跑道则被判为未能完成比赛，且要能

6、跑完一圈后在起跑线后3米内停车，否则成绩加罚1秒。这就要求智能车能够准确提取赛道信息，及时作出合理的控制并迅速执行。赛道为白底黑线，白底宽60cm，黑线宽25mm，比赛允许选手自行设计传感器和控制电路，并编写控制程序，禁止改动舵机和轮胎等小车结构。硬件是智能小车运行的基础，通过合理的布局、连接，机械结构的设计改装，使车体结构稳定可靠，适合赛道特点。硬件电路的设计和制作都强调可靠性，同时将功能相对独立的控制处理模块和电机驱动模块单独制板，各独立的模块可以方便的升级。作为有自主识别能力的智能车，稳定的硬件只是必要条件，而一套高效的软件则是小车的灵魂。软件负责协调各硬件模块有条不紊的工作

7、，就是小车的中枢神经。软件的设计中主要包括赛道信息提取，赛道状况的判断，根据赛道状况得出不同的速度给定；并通过对速度信息的提取，经过一定算法使当前车速尽快逼近给定速度。综上，小车的整体设计思路是通过稳定的硬件和高效的软件相结合保证小车以稳定为前提下，用最短的时间完成比赛。1.2总体设计如图2.1所示，本智能车系统主要包括七大模块：电源管理模块、单片机控制模块、赛道信息采集模块、速度检测模块、舵机控制模块、电机驱动模块、辅助调试模块。系统各个组成部分的主要功能如下：电源