电子设计初步方案

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1、初步方案第二章节是技术方案概要说明，主要内容是对整个技术方案的概述。第三章节是机械系统设计说明，主要对小车的机械结构以及运动性能进行了分析，得出了一些小车在设计安装过程中应该要注意的问题。包括智能车前轮定位的调整、转向机构调整优化、后轮减速齿轮机构调整、其他机构的调整等。第四章节是对硬件电路设计的说明，主要介绍系统传感器的设计及其他硬件电第一章引言路的设计原理、创新点和实现过程等。第五章节是对系统软件设计部分的说明，主要内容是智能模型车设计中主要用到的控制理论、算法说明及代码设计介绍等。第二章技术方案

2、概要说明2.1智能车系统分析在满足大赛要求的前提下，设计的智能小车应具有良好的自主道路识别能力和稳定性，并能以较快的速度行驶。因此，智能小车系统的设计主要包括以下两部分：1、完成智能小车控制器的硬件电路设计，根据大赛要求，调整和改进智能车模的机械结构，最大限度的发挥小车的性能。2、结合软件算法，使小车转向准确、稳定，能够安全通过各种弯道和十字交叉路口。在保证智能车可靠运行的前提下，电路设计尽量简洁紧凑，以减轻系统负载，提高智能车的灵活性，同时应充分发挥创新原则，以简洁但功能完美为出发点，并以稳定性为首

3、要前提，实现智能车快速运行。作为能够自动识别道路运行的智能汽车，信息处理与控制算法至关重要，主要由运行在单片机中的控制软件完成。因此，控制软件的设计是智能车的核心环节。2.2智能车系统硬件结构设计经过分析整个智能车系统，可知系统完成的功能如图2.1所示。第二章技术方案概要说明其中MC9S12XS128是系统的控制核心。它负责接收赛道信息、小车速度等反馈信息，并对这些信息进行处理，得到合适的控制量来对舵机与驱动电机进行控制。舵机模块和电机驱动分别用于实现小车转向和驱动。电源管理模块主要为单片机及路径识别

4、电路、转向舵机、后轮驱动电路三大部分提供稳定的直流电源。路径识别模块由传感器、外围电路和S12的AD模块组成，其功能是获取前方赛道的信息，以供S12作进一步分析处理。速度检测模块由传感器、外围电路和S12的脉冲计数模块组成，通过检测赛车的实时车速为赛车的车速控制提供控制量。2.3智能车系统软件结构设计如果说系统硬件对于智能车来说是它的骨架和躯体，那么软件算法就是它的灵魂。软件算法的优劣直接体现了智能车辆“智商”的高低。所以软件系统对于智能车来说至关重要。首先，赛车系统通过路径识别模块获取引导导线的位置

5、信息，同时通过速度检测模块实时获取赛车的速度。利用赛车与黑线位置的偏差和检测到的实时车速，结合模糊控制PID策略对赛车的舵机角度和行进速度进行恰当的控制调整，使赛车在符合比赛规则情况下沿赛道快速前进。赛车系统的软件流程如图所示。第五届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告第三章机械系统设计说明智能小车的机械性能对于其行驶表现具有非常重要的影响，任何控制算法和软件程序都需要通过智能小车的机械结构来执行和实现。为使模型车在比赛中发挥出最佳性能，使其直线行驶稳定，入弯转向灵活，结合汽车理论相关知识对智能小车的运动

6、特性进行分析，并据此对智能小车的底盘结构进行相应的调整和参数优化。3.1智能车的整体结构此次比赛选用的赛车车模采用1/10的仿真车模。赛车机械结构只使用竞赛提供车模的底盘部分及转向和驱动部分。控制采用前轮转向，后轮驱动方案。具体车模数据如下：表3-1车模基本尺寸参数轴距200mm前轮距125mm后轮距140mm车轮直径53mm车长400mm车宽250mm传动比18/76第五届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告模型车的底盘结构图如图3.1。图3.1模型车的底盘结构3.2智能车运动学状态方程在只考虑车辆的平

7、面运动情况下，当转向时，车辆只做平面运动及平面旋转运动，如图3.2、3.3所示。图3.2小车转向示意图第三章机械系统设计说明图3.3转向平面图由角速度的定义可知公式3.2可以将车辆的角速度ww表示如下：wa=公式3.3其中，Vr为车辆后轮轴中心线速度，L为车辆轴距，为前轮转角。则小车方位偏差eθq为：a±qx公式3.4其中ξθ为跟踪路径曲率变化对侧向偏差的影响，当跟踪路径为直线时其值为零。为：不考虑车辆侧滑时，车辆前轮轴中心处速度矢量公式3.5第五届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告则侧向偏差Le公式3

8、.6其中ξdx表示路径曲率变化对侧向偏差变化率的影响。由公式4、公式6即构成状态变量为Le及方向偏差的赛车运动学状态方程：公式3.73.3智能车四轮定位参数的选择为保证智能小车直线行驶稳定，转向轻便灵活并尽可能的减少轮胎磨损，需要对小车的四轮定位参数进行调整。四轮定位内容主要有：主销后倾角，主销内倾角，前轮外倾角，前轮前束，外侧车轮二十度时，内外转向轮转角差，后轮外倾角，后轮前束。其中，前轮定位的参数对小车性能有着至关重要的影响，这四个参数反映了前轮、主