基于电磁传感器的智能车路径识别控制系统-极品飞车3号

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1、“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告基于电磁传感器的智能车路径识别控制系统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邀请赛关保留、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：摘要本文对哈尔滨工程大学极品飞车3号进行了详细的介绍。本智能车k60为主

2、控器，通10mH电感检测出导线产生的磁场引导小车在规定路径上行驶，小车能够实现自主识别赛道，能够稳定行驶、保持较高的速度。在六个多月的准备过程中，我们对智能车的机械结构、硬件、软件都分别进行了深入的学习研究。机械方面，参照汽车的行驶原理，从材料、结构上进行改动对系统的硬件设计采用模块化的设计方法。主要包括：单片机主控模块、电源模块、电磁传感器模块、速度检测模块、舵机驱动模块，电机驱动模块。对系统软件设计则是应用IAR嵌入式系统开发软件，自行设计了智能汽车自动识别路径的方案，编写出基于K60的路径识别程序

3、和速度控制程序。目录摘要3第一章引言51.1设计思路及方案的总体说明51.2章节安排5第二章机械设计62.1车体参数要求62.2车体参数调整62.2.1主销后倾62.2.2前轮前束72.2.3车体重心72.3传感器支架与传感器安装82.4舵机安装82.5车胎的处理92.6差速调节9第三章硬件电路设计103.1电磁传感器的设计103.2PCB主板的设计143.3电源管理模块153.4K60核心控制模块163.5电机驱动16第四章软件设计174.1传感器的测量算法184.2舵机的PD控制194.3码盘的速度

4、反馈204.4速度PID控制算法及其改进形式20第五章开发调试过程及主要参数225.1开发工具225.2制作调试过程说明225.3智能车主要技术参数23第六章总结246.1存在的问题及改进方法246.2心得与总结24参考文献25参考程序25第一章引言1.1设计思路及方案的总体说明根据电磁车循迹的要求，电磁车设计包括赛车的设计和恒流源的设计。根据电磁传感器方案设计，赛车共包括六大模块：电磁传感器模块、速度传感器、起跑线检测模块、K60核心控制模块，电机驱动模块和电源管管理模块。图2.1赛车系统结构框图1.

5、2章节安排第一章引言；详细介绍了本智能车系统的总体概况；第二章智能车机械调校：详细介绍了本智能车在机械结构上的调整，包括前轮的调整，舵机的固定，等；第三章智能车硬件系统：详细介绍了本智能车各个硬件模块电路的设计、制作和方案的选择；第四章智能车软件系统：主要介绍了本智能车软件设计、算法设计，详细的介绍了舵机控制和速度控制；第五章开发调试过程及主要参数：详细介绍了智能车软件仿真调试平台、智能车主要技术参数等；第六章总结：总结整个设计的过程和对未来设级的展望。第二章机械设计2.1车体参数要求1)禁止改动车底盘

6、结构、轮距、轮径及轮胎；如有必要可以对于车模中的零部件进行适当删减。2)禁止采用其它型号的驱动电机，禁止改动驱动电机的传动比；3)禁止改造车模运动传动结构；4)禁止改动舵机，但可以更改舵机输出轴上连接件；5)禁止改动驱动电机以及电池，车模前进动力必须来源于车模本身直流电机及电池；6)禁止增加车模地面支撑装置。在车模静止、动态运行过程中，只允许车模原有四个车轮对车模起到支撑作用。对于光电平衡组，车模直立行走，在比赛过程中，只允许原有车模两个后轮对车模起到支撑作用。7)为了安装电路、传感器等，允许在底盘上打

7、孔或安装辅助支架等。8)电磁组车模改装完毕后，车模尺寸宽度不超过250mm，长度没有限制。2.2车体参数调整2.2.1主销后倾主销在车模的纵向平面内（汽车的侧面）有一个向后的倾角γ，即主销线与地面垂直线在车模在纵向平面的夹角，称为“主销后倾角”。车模采用主销后倾的原因是由于汽车在车轮偏转后会产生一回正力矩，纠正车轮偏转。我们车采用增加一个垫片来增加一个大约5度左右的后倾角。如图2.2.1图2.2.1主销后倾2.2.2前轮前束前束是转向灵敏度与稳定性的权衡。前束不可以无限度增大，太大了的话，直道行驶时车轮

8、与地面发生的就不是滚动摩擦，而是滑动摩擦，轮胎磨损将急剧增大，且会导致阻力加大，降低直道速度。过度减小，会导致稳定性降低，车辆抖动，难以操控。为了增加车子的转向性能以及满足阿克曼转弯原理，将前束调为俗称的“外八”大概8度左右。2.2.3车体重心因为车体的重心将决定车辆行驶的稳定性和转弯特性，特别是在车高速行驶时，重心的位置与高低对智能车影响的很大的。经过反复试验，我们选择将车辆的重心适当的前移，使重心处于电池与主控板中间，这样有利于增加车辆