電磁感應(yīng)車雙車追蹤設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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1、電磁感應(yīng)車雙車追蹤設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)劉強(qiáng)（四川工商學(xué)院，四川成都，611745）：本設(shè)計(jì)通過對小車設(shè)計(jì)制作整體思路、機(jī)械調(diào)教、電路設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)、調(diào)試等方面的介紹，詳盡地闡述了整個(gè)設(shè)計(jì)過程的思想和創(chuàng)意。具體表現(xiàn)在機(jī)械的合理規(guī)劃、電路的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、算法方面的獨(dú)特想法。關(guān)鍵詞：電磁；無線；追蹤；控制DesignandimplementationofdualvehicletrackinginelectromagicinductionvehicleLiuQiang（SichuanTechnologyandBusinessUniversity，Cheng

2、duSichuan，611745）Abstract：Thispaperdescribesthedesignprocessoftheanceintherationalplanningofthemachinery,circuitdesign,theuniqueideaofthealgorithm.Keyagic;;mso-layout-grid-align:none"class=MsoNormal>1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1系統(tǒng)總體方案圖如圖1所示，本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由MK60DN512ZVLQ10單片機(jī)構(gòu)成的主控制模塊、電源模塊、傳感器模塊、信號處理部

3、分、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、測速模塊、無線傳輸模塊、測距模塊、人機(jī)交互模塊等模塊組成。主控制器選用由恩智浦公司的K60。賽道中心鋪設(shè)通有頻率為20kHz、電流為100mA交流電的細(xì)銅線作為智能車的引導(dǎo)線，車體前方的電磁傳感器實(shí)時(shí)采集車模在賽道上的位置信息，經(jīng)運(yùn)算放大器AD620放大信號后，送入微控制器內(nèi)部的ADC單元進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)過算法處理得到相關(guān)的偏差參數(shù)。將所得到的偏差參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的函數(shù)運(yùn)算并結(jié)合比例-微分運(yùn)算用于智能車的轉(zhuǎn)向控制。通過編碼器測速模塊實(shí)時(shí)檢測車速，采用微控制器的輸入捕捉功能進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，計(jì)算出當(dāng)前速度。當(dāng)前速度與通過偏差參

4、數(shù)實(shí)時(shí)計(jì)算出的當(dāng)前目標(biāo)速度進(jìn)過PID運(yùn)算達(dá)到速度閉環(huán)控制，通過P信號控制驅(qū)動(dòng)電路調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使當(dāng)前速度無限接近目標(biāo)速度，完成智能車速度的閉環(huán)控制。通過無線模塊實(shí)現(xiàn)兩車通信，把超聲波不斷的進(jìn)行兩車距離測量的信息和其他信息實(shí)現(xiàn)共享，做出相應(yīng)控制，保證兩車都運(yùn)行在設(shè)定的安全距離。此外，使用了按鍵作為輸入設(shè)備、撥碼開關(guān)實(shí)現(xiàn)檔位選擇、OLED作為顯示器輔助調(diào)試。2智能車機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)整與優(yōu)化幾乎智能車系統(tǒng)全部的控制都是在一定的機(jī)械結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。因此在設(shè)計(jì)整個(gè)軟件架構(gòu)和算法之前，一定要對整個(gè)智能車模的機(jī)械結(jié)構(gòu)和原理有清晰的認(rèn)識，然后建立數(shù)學(xué)模

5、型。再根據(jù)具體的設(shè)計(jì)方案和跑法來調(diào)整智能車的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并在調(diào)試過程中不斷的改進(jìn)和優(yōu)化。前輪、差速器和重心的調(diào)整都很重要。良好的車輪定位使汽車在正常運(yùn)行過程中，能夠達(dá)到直線行駛穩(wěn)定、轉(zhuǎn)向輕便、轉(zhuǎn)向后能自動(dòng)回正、減少輪胎與轉(zhuǎn)向系零件磨損等效果。車輪定位主要調(diào)節(jié)主銷后傾、主銷內(nèi)傾、車輪外傾、車輪前束。車輛理想的轉(zhuǎn)向模型，就是在輪胎不打滑的情況下，忽略左右輪因受力不均產(chǎn)生的變形和輪胎受重力影響的變形下的轉(zhuǎn)向建模。合理的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)在車輛運(yùn)行中起到重要的作用。合適的前輪機(jī)械可以使車直線行駛時(shí)不會跑偏，保證車輛行駛的方向穩(wěn)定；而車輛轉(zhuǎn)向時(shí)，合適的前輪

6、機(jī)械可以使車自動(dòng)回復(fù)到直線行駛狀態(tài)，具有好的回正性。正因如此，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)為機(jī)械結(jié)調(diào)教部分的重點(diǎn)部分，直接關(guān)乎智能車的運(yùn)行性能。舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)橫拉桿實(shí)現(xiàn)的賽車的轉(zhuǎn)向。舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和功率一定，想要加快轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，可調(diào)節(jié)舵機(jī)的安裝位置和加長橫桿長度。速度和力矩此消彼長，追求速度快，則損失了力矩。在設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)應(yīng)綜合考慮響應(yīng)速度與力矩的關(guān)系，通過不斷的調(diào)整得到一個(gè)較匹配的轉(zhuǎn)向效果。由于本系統(tǒng)的模型車的差速器為硬件差速（被動(dòng)差速），差速器的好壞，對車的過彎性能有著很大的影響。車的重心和重量等因素決定差速器的松緊，車速低不容易體現(xiàn)出差速器的

7、性能，當(dāng)車速很快的時(shí)候差速器的性能就尤為重要。通過調(diào)節(jié)前輪機(jī)械和差速器，我們要達(dá)到的最理想效果是：無論何時(shí)，特別是在過彎時(shí)，四個(gè)輪子作純滾動(dòng)。為了達(dá)到較遠(yuǎn)的前瞻，就必須把碳素桿支架加長，這樣就會引起重心靠前，導(dǎo)致后輪的壓力不足，為了使重心后移，同時(shí)又要保證車模的運(yùn)行穩(wěn)定，應(yīng)盡量減輕車模的重量，特別是前瞻支架的重量，同時(shí)把電池往后移，使用車模配套的零件降低底盤。電機(jī)齒輪為傳動(dòng)輪，銜接太緊轉(zhuǎn)動(dòng)阻力大，噪音也大。銜接太松容易磨損齒輪，磨損到一定程度聲音會變大，容易掃齒導(dǎo)致毀壞齒輪。而編碼器齒輪只需要稍微調(diào)節(jié)一下即可。調(diào)節(jié)好后，轉(zhuǎn)動(dòng)起來非常輕

8、松，車運(yùn)行的時(shí)候很安靜。3硬件設(shè)計(jì)7設(shè)計(jì)與研發(fā)2016.10電源模塊為系統(tǒng)的各部分提供所需要的電源。電源的穩(wěn)定性和可靠性是整個(gè)硬件電路運(yùn)行的基礎(chǔ)。全部硬件電路的電源由7.2V、2000mAh的鎳鎘電池提供。由于電路中的不