智能车电磁组技术报告

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1、第八届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛技术报告目录摘要I目录II第一章引言11.1比赛背景介绍11.2本文章节安排及文献综述2第二章方案选择12.1系统组成模型及控制算法12.1.1系统结构与模型12.1.2模糊PID控制器设计22.2测量模块方案选择32.2.1路径检测模块32.2.2速度检测模块32.2.3起跑线检测模块32.3控制模块方案选择42.3.1路径控制模块42.3.2速度控制模块72.4执行模块方案选择72.4.1路径执行模块72.4.2方向执行模块72.4.3速度执行模块72.5本章小结8第三章机械结构设计93.1智能车参数要求93.2车模组装与改造93.2.1车模组装9

2、3.2.2前轮定位的调整93.2.3差速的调整103.2.4舵机力臂的调整103.3电感线圈的安装113.4光电编码器的安装123.5电路板的固定与安装123.6车模技术参数13第四章硬件系统设计与实现144.1电源模块144.1.1电源保护154.1.2降压稳压电路设计一15III4.1.3降压稳压电路设计二164.1.4电源模块小结164.2路径识别模块174.3电机模块184.4舵机模块194.5测速传感器模块19第五章软件系统设计与实现205.1系统初始化205.2路径识别算法分析及选定205.3基于电感线圈排布理论分析215.4电感线圈传感器接收防干扰算法245.4.1结构化赛道导线

3、之间干扰的消减:245.4.2电感线圈传感器之间的干扰的消减245.4.3车子上工作的PWM信号和电机工作时产生的磁场对电感线圈干扰的消减245.5舵机控制算法255.5.1车体与舵机转角方向测定255.5.2舵机转向角度分配265.5.3舵机PID整定265.6电机PID速度控制算法265.6.1测试开环与闭环控制响应曲线275.6.2测试开环控制下PWM占空比与电机转速之间的关系285.6.3bang_bang控制295.6.4PID控制315.6.5PID参数整定325.6.6速度分配32第六章开发与调试346.1软件开发环境介绍346.2智能车整体调试356.2.1舵机调试356.2.

4、2电机调试356.2.3整体调试36III第二章方案选择第一章引言1.1比赛背景介绍1.2本文章节安排及文献综述本文系统的介绍了制作智能模型车的各项技术。具体章节安排如下：第一章引言本章介绍了本次比赛的背景与意义，简述了智能车制作技术的发展现状，介绍了本文的主要研究工作与章节安排引出下文。第二章方案选择将智能车控制系统分解为各个不同的模块，分别从各个模块讨论本智能车系统及所采用的控制方案。在此，本智能车系统采用模块化设计，分为测量模块、控制模块和执行模块。第三章机械结构设计本章重点介绍了智能车的搭建与调整，以及电感线圈、光栅编码器与电路板的安装。第四章硬件系统设计及实现本章分析了智能车系统的各

5、组成部分，设计并实现相关特定功能的电路，达到抑制噪声和对其他电路干扰最小的效果。第五章软件系统设计与实现本章介绍了本智能车系统的初始化，传感器数据归一化、阈值设定和路径取优的方法。第六章开发与调试本章介绍了软件开发的环境，以及各部分的调试方法，其中软件开发环境为Metrowerks公司开发的软件集成开发环境Codewarrior。第七章总结本章对全文的工作进行分析和总结，指出今后研究工作的重点和发展方向。介绍了几个月来的工作，对未来进行了展望。35第二章方案选择第二章方案选择电磁引导的智能车[1]由于不受光线、温度、湿度的影响，具有很好的环境适应性，相对于光电或摄像头引导的智能车具有很大的优势

6、。但是由于其相对单一的外部信息获取方法和相对简单的硬件结构设计仅仅可以满足自主循迹的要求，对于其控制律结构的设计和算法的完善与创新还有很多工作可以深入开展。硬件方面，包括电源的保护、信号调理与传输等改进则可以使智能车的运行更加稳定，对干扰的抑制能力更强，从而综合循迹能力得以稳步提升，速度更快。2.1系统组成模型及控制算法2.1.1系统结构与模型系统以单片机为控制核心设计，整体结构如图2.1所示。图2.1系统组成结构示意图从系统组成结构及各个环节的特性来分析，该控制系统为一个二阶系统。系统中：为伺服电机时间常数；,为系统主要比例环节的传递函数；为前轮转向器转向角度；35第二章方案选择为了保证系统

7、合适的响应性能，通过调节使阻尼比左右，控制过程的建模分析以驱动轮1为例。驱动轮1和相关部件组成了一个典型的二阶系统，其传递函数：(1)为了论述方便，令,，则根据二阶系统标准形式可得到：(2)于是有，，，将上式与分别带入系统的峰值时间、超调量、调节时间的公式则得到峰值时间、调节时间和超调量表达式：(3)(4)(5)峰值时间、调节时间和超调量是控制系统的三个重要性能指标，这三个指标为软件控制方法的选择