飛思卡爾智能車(chē)競(jìng)賽光電平衡組技術(shù)報(bào)告

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1、第八屆“飛思卡爾”杯全國(guó)大學(xué)生智能汽車(chē)競(jìng)賽技術(shù)報(bào)告1關(guān)于技術(shù)報(bào)告和研究論文使用授權(quán)的說(shuō)明本人完全了解第八屆“飛思卡爾”杯全國(guó)大學(xué)生智能汽車(chē)邀請(qǐng)賽關(guān)保留、使用技術(shù)報(bào)告和研究論文的規(guī)定，即：參賽作品著作權(quán)歸參賽者本人，比賽組委會(huì)和飛思卡爾半導(dǎo)體公司可以在相關(guān)主頁(yè)上收錄并公開(kāi)參賽作品的設(shè)計(jì)方案、技術(shù)報(bào)告以及參賽模型車(chē)的視頻、圖像資料，并將相關(guān)內(nèi)容編纂收錄在組委會(huì)出版論文集中。參賽隊(duì)員簽名：帶隊(duì)老師簽名：日期：1摘要本文介紹了常熟理工學(xué)院物電電磁一隊(duì)電磁車(chē)的成果。智能車(chē)的硬件平臺(tái)采用帶MC9S12XS128處理器，軟件平臺(tái)為CodeWarriorIDE開(kāi)發(fā)環(huán)境，車(chē)模采

2、用大賽組委會(huì)統(tǒng)一提供的A型車(chē)模。文中介紹了智能車(chē)機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)整，傳感器電路設(shè)計(jì)，舵機(jī)、電機(jī)控制算法以及起跑線的檢測(cè)等。車(chē)模以MC9S12XS128單片機(jī)為控制核心，以安裝在車(chē)體前的工字電感作為循跡傳感器，采用干簧管檢測(cè)起跑線，以歐姆龍編碼器檢測(cè)速度信息。車(chē)模系統(tǒng)的簡(jiǎn)單工作原理是MC9S12XS128單片機(jī)通過(guò)AD口采集電感檢測(cè)的擬量，并通過(guò)算法處理，然后返回值用于舵機(jī)控制，根據(jù)編碼器返回值進(jìn)行電機(jī)的閉環(huán)控制。通過(guò)串口，借用藍(lán)牙等工具進(jìn)行舵機(jī)PD參數(shù)，電機(jī)PID的調(diào)節(jié)，以及整定傳感器參數(shù)的整合處理。關(guān)鍵字：智能車(chē)、電機(jī)PID控制、舵機(jī)PD控制、電磁尋線43目錄第一

3、章總體方案設(shè)計(jì)6第二章智能車(chē)機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)整與優(yōu)化92.1主銷(xiāo)內(nèi)傾92.2主銷(xiāo)后傾102.3外傾角112.4車(chē)輪安裝示意圖如下：122.5舵機(jī)的安裝122.6舵機(jī)安裝示意圖如下：132.7小結(jié)13第三章電路設(shè)計(jì)說(shuō)明143.1電源模塊143.2傳感器模塊153.3電機(jī)模塊153.4舵機(jī)模塊163.5最小系統(tǒng)板設(shè)計(jì)163.6系統(tǒng)主板設(shè)計(jì)173.7小結(jié)18第四章智能車(chē)控制軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明194.1軟件設(shè)計(jì)總體框架194.2電機(jī)PID控制204.3舵機(jī)的控制234.4傳感器數(shù)據(jù)的處理244.5小結(jié)24第5章開(kāi)發(fā)工具、制作、安裝、調(diào)試過(guò)程說(shuō)明255.1軟件編譯環(huán)境255.2顯示

4、模塊255.3藍(lán)牙調(diào)試模塊265.4上位機(jī)調(diào)試265.5本章小結(jié)27模型車(chē)的主要技術(shù)參數(shù)說(shuō)明28結(jié)論29參考文獻(xiàn)31附錄A：程序源代碼3243引言智能車(chē)輛是一個(gè)集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級(jí)輔助駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中運(yùn)用了計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代傳感、信息融合、通訊、人工智能及自動(dòng)控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體。目前對(duì)智能車(chē)輛的研究主要致力于提高汽車(chē)的安全性、舒適性，以及提供優(yōu)良的人車(chē)交互界面。近年來(lái)，智能車(chē)輛己經(jīng)成為世界車(chē)輛工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和汽車(chē)工業(yè)增長(zhǎng)的新動(dòng)力，很多發(fā)達(dá)國(guó)家都將其納入到各自重點(diǎn)發(fā)展的智能交通系統(tǒng)當(dāng)中。在本文中，我們?cè)敿?xì)介紹了基于電磁傳感

5、器智能車(chē)系統(tǒng)。詳細(xì)介紹車(chē)體機(jī)械結(jié)構(gòu)的調(diào)整，傳感器電路的設(shè)計(jì)，舵機(jī)控制算法，電機(jī)控制算法。在做車(chē)的整個(gè)過(guò)程中，培養(yǎng)了我們團(tuán)隊(duì)合作能力，動(dòng)手的能力，創(chuàng)新的能力，對(duì)我們今后的學(xué)習(xí)積極的影響。43第一章總體方案設(shè)計(jì)1.1車(chē)體結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)：（1）為了降低重心，主控板，電池盡量靠后就低放置。（2）考慮到放遠(yuǎn)前瞻（約40CM）可能帶來(lái)車(chē)頭過(guò)重，我們盡量選用尺寸小的10mh的電感。選用重量輕的航模碳素桿作為支架。（3）舵機(jī)直立安裝，連桿加長(zhǎng)，提高響應(yīng)速度。(4)傳感器電路放置在車(chē)體的尾部。1.2整體車(chē)模如下圖：圖1.2.1整體車(chē)模左視圖43圖1.2.2整體車(chē)模俯視圖431.

6、3本章小結(jié)智能車(chē)能夠即穩(wěn)定又快速的行駛，可以說(shuō)車(chē)體的結(jié)構(gòu)占很大一部分比重。由于我們組作為二年級(jí)學(xué)生第一次參賽，經(jīng)驗(yàn)尚缺，前期沒(méi)有對(duì)車(chē)體結(jié)構(gòu)作太多調(diào)整，所以后來(lái)發(fā)現(xiàn)再怎么調(diào)軟件，也不能很好行駛。所以吸取強(qiáng)隊(duì)的經(jīng)驗(yàn)，做了車(chē)體結(jié)構(gòu)改造（包括輪胎的選擇，電池，主控板的排放，傳感器的安裝，支架的安裝等等）后發(fā)現(xiàn)，前期的代碼只需很小的調(diào)節(jié)，速度很快上去了。因此，結(jié)構(gòu)很重要。前期必需做好車(chē)體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，方能在后期軟件調(diào)試階段省心省力。43第二章智能車(chē)機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)整與優(yōu)化2.1主銷(xiāo)內(nèi)傾所謂主銷(xiāo)內(nèi)傾，是將主銷(xiāo)（即轉(zhuǎn)向軸線）的上端向內(nèi)傾斜。從汽車(chē)的前面看去，主銷(xiāo)軸線與通過(guò)前輪中心的

7、垂線之間形成一個(gè)夾角，即主銷(xiāo)內(nèi)傾角。主銷(xiāo)內(nèi)傾的作用是使車(chē)輪轉(zhuǎn)向后能及時(shí)自動(dòng)回正和轉(zhuǎn)向輕便。由于主銷(xiāo)內(nèi)傾，轉(zhuǎn)向輪在轉(zhuǎn)向時(shí)繞主銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)，必須使車(chē)輪陷入地面以下。這當(dāng)然是不可能的，實(shí)際轉(zhuǎn)向時(shí)，是強(qiáng)迫汽車(chē)的前部稍稍抬高。這樣，汽車(chē)的重力將使轉(zhuǎn)向輪自動(dòng)回正。確定主銷(xiāo)內(nèi)傾角時(shí)，還可調(diào)整主銷(xiāo)（即轉(zhuǎn)向軸線）與地面的交點(diǎn)到輪胎接地中心的距離，即調(diào)整主銷(xiāo)偏距。減少主銷(xiāo)偏距，可以減輕轉(zhuǎn)向時(shí)的摩擦阻力。主銷(xiāo)內(nèi)傾不能過(guò)大，否則轉(zhuǎn)向過(guò)于沉重。主銷(xiāo)內(nèi)傾角一般為8°到13°，由前懸架的結(jié)構(gòu)來(lái)確定。主銷(xiāo)后傾和主銷(xiāo)內(nèi)傾都有使轉(zhuǎn)向輪自動(dòng)回正的作用。但主銷(xiāo)后傾的回正作用與車(chē)速有關(guān)，而主銷(xiāo)內(nèi)傾的回正作用

8、與車(chē)速無(wú)關(guān)。因此，高速時(shí)主要靠主銷(xiāo)后傾