计算机控制原理报告

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1、基于K60的智能车控制系统学院：班级姓名：学号：项目背景智能运输系统作为未来交通发展趋势之一，为解决城市交通拥挤和堵塞问题提供了有效途径。从八十年代以来，美国、日本、欧洲等发达国家和地区竞相投入巨额资金和大量人力，开始大规模的进行交通运输智能化的研究，取得了许多重要成果。而作为智能车——路系统（IntelligentVehicle—HighwaySystems，简称IVHS）的重要一部份，智能车在世界各国的研究也随着计算机技术、网络技术、通讯技术的飞速发展而不断深入。随着科学技术的不断发展进步，智能控制的应用越来越广泛，几乎渗透到所有领域。智能车

2、技术依托于智能控制，前景广阔且发展迅速。目前，掌握着汽车工业关键技术的发达国家已经开发了许多智能车的实验平台和商品化的车辆辅助驾驶系统。有研究认为智能汽车作为一种全新的汽车概念和汽车产品，在不久的将来会成为汽车生产和汽车市场的主流产品。-0-目录-2--2-第一章方案设计本章内容简要地介绍智能车系统总体设计思路，以及一些设计方案的分析，系统分为机械结构、控制模块、控制算法等三部分对智能车控制系统进行深入的介绍分析。1.1系统总体方案的设计主控制器采用以飞思卡尔半导体公司生产的32位微控制器K60作为核心控制器，在IAR开发环境中进行软件设计。赛车

3、在赛道上的位置信号由车体前方的电磁传感器采集，经运算放大器放大后送如单片机内部AD进行模数转换后，进行算法处理得到相关的参数，将所得到的参数用于赛车的运动控制。通过编码器测速模块来检测车速，并采用K60的输入捕捉功能进行脉冲计数计算速度和路程；电机转速控制采用PID控制，通过PWM控制驱动电路调整电机的转速，完成智能车速度的闭环控制。此外，增加了按键作为输入输出设备，增加OLED作为显示器辅助调试。-2-1.2系统总体方案设计图K60控制器电磁传感器运放模块舵机转向电机驱动编码器直流电机OLED显示键盘拨码开关图1.2系统总体方框图根据以上系统方

4、案设计，赛车共包括七大模块：K60主控模块、传感器模块、电源模块、电机驱动模块、速度检测模块辅助调试模块。各模块的作用如下：K60主控模块，作为整个智能车的“大脑”-2-，将采集电感传感器、编码器等传感器的信号，根据控制算法做出控制决策，驱动直流电机和伺服电机完成对智能车的控制。传感器模块，是智能车的“眼睛”，可以通过一定的前瞻性，提前感知前方的赛道信息，为智能车的“大脑”做出决策提供必要的依据和充足的反应时间。电源模块，为整个系统提供合适而又稳定的电源。电机驱动模块，驱动直流电机和伺服电机完成智能车的加减速控制和转向控制。速度检测模块，检测反馈

5、智能车后轮的转速，用于速度的闭环控制。辅助调试模块主要用于智能车系统的功能调试、赛车状态监控等方面。-2-第二章电路设计说明2.1电源管理模块电源模块为系统其他各个模块提供所需要的电源。设计中，除了需要考虑电压范围和电流容量等基本参数之外，还要在电源转换效率、降低噪声、防止干扰和电路简单等方面进行优化。可靠的电源方案是整个硬件电路稳定可靠运行的基础。全部硬件电路的电源由配发的标准车模用7.2V2000mAhNi-cd镍镉充电提供。由于电路中的不同电路模块所需要的工作电压和电流容量各不相同，因此电源模块应该包含多个稳压电路，将充电电池电压转换成各个

6、模块所需要的电压。为满足需要，本车模上存在4种供电电压：1）智能车使用镍镉充电电池，充满时电压在7.8～8.2V。可直接用于电机和舵机供电。2）一些数字器件使用直流5V，5V电源选用开关型稳压芯片LM1117以及线性稳压芯片LM2941。为了隔离电机的干扰，单片机主控板的电源输入端加入磁珠和0欧电阻做为隔离。3）使用5V为单片机供电，采用线性稳压芯片LM2940。输入端4)电机驱动电路的电源可以直接使用蓄电池两端电压。模型车在启动过程-2--10-中往往会产生很大的冲击电流，一方面会对其他电路造成电磁干扰；另一方面由于电池内阻造成电池两端的电压下

7、降，甚至会低于稳压电路所需要的最低电压值，产生单片机复位现像。为了克服启动冲击电流的影响，可以在电源中增加容值较大的电解电容，也可以采用缓启动的方式控制电机。在启动时，驱动电路输出电压有一个渐变过程，使得电机启动速度略为降低从而减小启动冲击电流的幅度5)加若干LED显示各类电源工作状况,该部分电路如图3.1所示。图2.1.1舵机供电电路图2.1.2单片机供电电路图2.1.3其他模块供电电路-10-2.2传感器模块2.2.1电感传感器的原理根据电磁学，我们知道在导线中通入变化的电流（如按正弦规律变化的电流），则导线周围会产生变化的磁场，且磁场与电流

8、的变化规律具有一致性。如果在此磁场中置一由线圈组成的电感，则该电感上会产生感应电动势，且该感应电动势的大小和通过线圈回路的磁通量的变化率