大连理工大学创新二队技术报告

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1、第二届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛技术报告学校：大连理工大学队伍名称：创新二队参赛队员：张兆惠赖东东杜博带队教师：潘学军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二届全国大学生“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：目录第1章引言1第2章型车体设计32.1.模型车结构

2、及相关参数32.2.机械结构改造及安装32.3.设计思路4第3章系统模块设计53.1.路径识别模块53.2.电源管理模块63.3.电机驱动模块73.4.测速功能模块8第4章控制策略及算法94.1.图像处理与路径识别别算法94.2.车体控制策略：124.3.速度控制策略：134.3.1.弯道速度控制[6]144.3.2.直道速度控制14第5章开发工具与综合调试175.1.开发工具175.2.车载人机接口175.3.上位机调试接口17第6章总结19参考文献:I附录部分程序代码II第4章控制策略及算法第1章引言本智能模型车系统由模型

3、车体、电源模块、驱动电机、转向舵机、电机驱动模块、路径识别模块、测速功能模块、单片机等组成。目标是使智能车能够自主识别路线，并在跑道上快速、安全行驶。为实现这一目标，本控制系统以CCD传感器采集的数据进行分析，迅速识别模型车行驶路径，做出正确决策以及时控制驱动电机和舵机，并通过光电码盘测速反馈，实现模型车的实时控制。本文分为五部分，第一部分为引言；第二部分阐述了模型车系统模块设计，主要包括路径识别模块，电源管理模块，电机驱动模块和测速模块等；第三部分分析了智能车驱动系统数学模型，研究了智能车路径识别、电机和舵机的控制策略和算法

4、，给出了智能车控制方案；第四部分说明了调试功能并阐述了系统软件的各个功能模块及调试过程；第五部分给出了智能车系统设计的总结。XXXIX第4章控制策略及算法XXXIX第4章控制策略及算法第1章型车体设计1.1.模型车结构及相关参数模型车由车模、电源模块、驱动电机、转向舵机、电机驱动模块、路径识别模块、测速功能模块、单片机以及相应的端口接线等几部分组成。智能车的车体长260mm，宽185mm，高350mm，重1280g，除了车模原有的驱动电机、舵机外,在设计时未采用额外的伺服电机。用了CCD摄像头一个。其中，路径识别电路采用CCD

5、图像寻迹方案，用一个摄像头实现轨迹信息的采集，测速电路应用光电式码盘对车速进行检测。所用电容总容量为1300uF，赛道路径信息检测频率约为50Hz。1.2.机械结构改造及安装该模型车的驱动电机、舵机位置没有任何改动。在安装核心控制板时，考虑到电动机转动会带来极大的电磁干扰，核心控制板应该距驱动电机至少50mm的距离。因此，我们将它放在了稍靠近舵机的地方，下面用三个铜柱支撑，其中一个孔钻在车模底盘上，另外两个是车模前端自带的两个孔。为了保持车体寻迹具有较好的前瞻性，用铝合金制作支架，将CCD摄像头撑高，撑出高度约为350mm。稳

6、压模块和电机驱动模块已经设计在核心控制板扩展板上。测速部分放在驱动电机后上方，用铝合金支架固定。电池放在车模前方，使模型车体重心位于车中心偏前处，加强车体转弯特性。XXXIX第4章控制策略及算法设计思路该智能车系统以MC9S12DG128为核心控制芯片，具有运行速度控制和舵机转向控制两个闭合回路。在控制决策上采用一种基于专家系统的智能PID控制方法根据路径识别和速度测量模块的检测信息，查询相应的知识库调整PID参数，控制智能车的运行速度和舵机转向。同时，为了便于调试，还加入了拨码开关和串口通信等人机接口模块。系统结构框架如图所

7、示。人机接口DG128电机舵机电机驱动测速模块舵机控制路径识别图21系统结构框架图XXXIX第4章控制策略及算法第1章系统模块设计1.1.路径识别模块本车采用基于CCD传感器的路径检测方法，它具有探测距离远的优势，能够及早地感知前方路段的信息进行预判断，再现路径的真实信息，从而及时控制驱动电机和舵机，引导模型车快速安全行驶。路径识别模块的电路采用视频同步分离芯片LM1881，电路原理图如所示。图31LM1881电路原理图将视频信号通过一个电容接至LM1881的2脚，这样便可得到控制单片机进行A/D采集的控制信号：一行同步H

8、S与奇偶场同步信号ODD/EVEN。XXXIX第4章控制策略及算法1117给单片机A/D模块提供参考电压。1.1.电源管理模块图32电源管理模块为了保证整个系统运行的可靠性，单片机的供电采用LM1085低压差调压器，该电源芯片最大输出电流为3A，压差在最大输出电流时也不会超