南阳理工学院摄像头组技术报告-南工五队

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1、第八届全国大学生智能汽车竞赛技术报告第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告基于PID算法的图像处理智能车控制系统设计学校：南阳理工学院队伍名称：南工5队参赛队员：周凌峰王金涛申浩带队教师：徐源朱清慧第八届全国大学生智能汽车竞赛技术报告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八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛有关保留、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

2、组委会出版论文集中。参赛队员签名：周凌峰王金涛申浩带队教师签名：徐源朱清慧日期：2013.08.15第八届全国大学生智能汽车竞赛技术报告目录第一章引言1第二章系统控制策略12.1智能车系统控制的特点12.1.1转角的控制22.1.2车速的控制22.2智能车系统控制方案的设计…………………………………………………………………………………2第三章智能车机械系统设计与实现33.1车模参数33.2舵机的安装43.3摄像头的安装53.4前轮倾角的调整53.5后轮差速…………………………………………………………………………………………………………….6

3、3.6其他73.7小结7第四章智能车硬件电路设计84.1单片机最小系统84.2电源管理94.3图像处理电路104.4电机驱动电路124.5拨码开关与按键124.6测速模块124.7起跑线检测13第五章软件设计145.1软件系统设计145.2PID控制算法简介155.3电机控制算法165.4舵机控制算法16第六章总结17第七章车模规格17参考文献………………………………………………………………………………………………………………………….18附录…………………………………………………………………………………………………………………………………

4、.192第八届全国大学生智能汽车竞赛技术报告第一章引言智能汽车比赛关键就是能以较快的速度在符合组委会规定下完成比赛，由此我们把小车重要控制模块分为三类：环境感知系统、自主决策系统、操作执行系统。这三个组成部分相互联系、相互制约，共同完成控制任务。环境感知系统：主要包括感知路面信息的传感器和感知车体状态的传感器。我们选用CCD摄像头获取赛道信息使用光电码盘获取车体当前速度。自主决策系统：通过对单片机的编程来实现决策控制。操作执行系统：即硬件系统，主要是相关驱动电路。三个系统相互合作，帮助小车跑的更快更好。比赛要求在组委会提供统一智能车竞赛车模

5、下选用飞思卡尔公司的指定控制芯片，该车选用32位微处理器MK60DN512VLQ10为控制核心，应用BDM在线调试，采用IAR软件、无线串口、红外遥控等作为调试工具进行调试，制作出一个能够自主识别路线的智能车，它将在专门设计的跑道上自动识别道路来行驶。比赛要求在不违反大赛规则的情况下以最短时间完成单圈赛道竞速。第二章系统控制策略2.1智能车系统控制的特点为保证小车一直沿着两根黑色的引导线快速行驶，我们对小车的转向和车速特别关注，即应使小车在直道上以最快的速度行驶，在进入弯道的时刻适当减速，且角度的转向要适合弯道的曲率，确保小车平滑地转弯，并

6、在弯道中保持恒速运行。从弯道进入直道时，小车的舵机要转向至中间，速度应该立即得到提升，直至以最大的速度行进。为实现上述控制思想，我们采用不同的控制方法来控制小车的转角和速度。4646第八届全国大学生智能汽车竞赛技术报告2.1.1转角的控制调整舵机的原则是：小车处于直道，则摆正舵机。小车处于弯道的曲率越大，则将舵机的转角摆的越大。2.1.2车速的控制由于小车比赛的赛道是未知的，弯道的分布情况也不能确定，小车可能频繁的进出弯道，且不停的调整速度来适应不同轨迹。所以，本系统需要对智能车的速度进行优化控制，使得小车的速度能够频繁地变化，且能在很短的

7、时间内由当前速度转变为期望的转速。基于以上几点考虑，本系统选择了PID控制算法来控制转速。设计思路如下：小车后轮安装的旋转编码器可以在后轮旋转一圈后产生600个脉冲，所以，本系统通过每一段时间（dt）读入脉冲数间接测得转速（speed），将转速（speed）与期望小车运行的速度（speed_enactment）比较，由以下公式求得速度偏差（ek）与速度偏差率（dek）。ek=speed_enactment–speed;（公式1）dek=ek–ek1;（公式2）公式2中的ek1为上一时刻的ek,经过增量式PID算法，以及对其参数的反复调试，我

8、们就可以得出PWM输出信号，该信号可以控制后轮的驱动电机来调整小车行驶速度。2.2智能车系统控制方案的设计本系统根据路径识别单元和车速检测单元获得的路径和车速当前信息，控制转向伺