光电智能车硬件优化与控制算法研究-论文.pdf

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1、2015年第6期文章编号：1009—2552(2015)06—0051—04DOI：10．13274／j．cnki．hdzj．2015．06．013光电智能车硬件优化与控制算法研究蓝波，吴志昊，苗萌萌，刘洋(北京石油化工学院信息工程学院，北京102617)摘要：设计以9S12XS128为核心控制器的光电智能车自控系统，通过硬件改进和控制算法优化，实现小车高速稳定寻迹行驶。在保证传感器准确性的前提下，通过缩短传感器采集周期并添加摇头舵机，实现传感器模块智能跟踪引导线，扩展传感器视野，大大减小了丢线风险。控制算法的研究体现在

2、转向舵机、摇头舵机及电机速度三方面PID控制算法的选择与优化。软硬件优化后的智能车在行驶稳定性、平均速度以及最高速率等方面均有显著提升。关键词：光电智能车；传感器；PID算法中图分类号：TP242．6文献标识码：AOptimizationforhardwareofphotoelectricsmartcarandcontrolalgorithmLANBo，WUZhi—hao，MIAOMeng—meng，UUYang(SchoolofInformationEngineering，BellingInstituteofPetro

3、ChemicalTechnology，Beijing102617，China)Abstract：Thispaperdesignsandestablishesanautomaticcontrolsystemaboutphotoelectricsmartcarwithacorecontrollerof9S12XS128．Itstudiesonoptimizationforhardwareandchoiceforcontrolalgorithmwiththepurposeofthecarhigh—speedstabilityt

4、racingtrave1．Inthepremiseofensuringtheaccuracyofthesensor，itshortenstheacquisitioncycleofthesensor．Itachievessensormoduleintelligenttrackingguidewire，improvesthevisionofthesensor，whichgreatlyreducestheriskoflosinglinebyaddingshake-headservos．Researchforcontrolalg

5、orithmisreflectedintheoptimizationandselectionforthreekindsofPIDcontrolalgorithmsusingatthesteeringservo，shake—headservoandmotor．Withtheoptimizationofhardwareandsoftware，thecarwilldrivemorestability，theaveragespeedandthem~imumrateisalsosignificantlyimproved．Keywo

6、rds：photoelectricsmartcar；sensor；PIDalgorithm0引言径信息，从而确保小车高速稳定行驶，因此，该模块智能车是一种集环境感知、决策规划、自动行驶的性能至关重要。等功能于一体的综合智能系统，目前的研究热点主1．1激光传感器工作原理要集中在路径识别和控制算法两个方面，路径识别选用激光发射二极管与调制激光接收器组成传系统通常采用红外传感器、CCD摄像头、激光传感感器单元，利用激光在黑色与白色两种色彩的反射器、超声波等方式j，本文的改进优化对象是基于程度不同，判断黑色引导线的位置。在一个激

7、光头激光传感器的自主识别竞速智能车。正负极加上合适的电压即可点亮，但为了减少自然1系统硬件构成及改进智能车系统构成如图1所示。其中，电源模块、收稿日期：2014—04—11基金项目：北京市本科生科学研究计划项目(2013J00143)电机驱动、舵机等硬件电路实现方案相对成熟，也比作者简介：蓝波(1973一)，男，硕士研究生，主要从事电子技术的应较固定；传感器关系到能否快速、准确、有效识别路用与教学。～51—2．2小车纵向位置的控制算法小车l小车的纵向位置控制，即小车的速度控制，通常!对映象)Ir小J车磊位茁置‘采用模糊控

8、制算法。硬件电机驱动模块采用两块IGBT芯片组成的H桥电路，型号为BTS7960。一一～片单嬲制模糊控制算法是根据赛道曲率以及赛道曲率变当前位置激光传感器化速度来确定一个当前速度给定值，在利用控制H桥的导通时间来将速度稳定在给定值附近。纵向位图5横向位置控制系统构成框图置控制关系框图如图6所示。2．1．1常系数PID