电磁组-东北师范大学-东狮三队-技术报告（word版本）.doc

第七届“飞思卡尔”杯全国大学生
智能汽车竞赛
技术报告
学校: 东北师范大学
队伍名称: 东狮三队
参赛队员: 赵安升
祝宇
朱立
带队教师: 陈菊芳岳丽娟
关于技术报告和研究论文使用授权的说明
本人完全了解第七届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定,即:参赛作品著作权归参赛者本人,比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料,并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。
参赛队员签名:赵安升
朱立
祝宇
带队教师签名:陈菊芳
岳立娟
日期:
摘要
两轮自平衡车运动灵活、结构简单,适于在狭小的空间工作,能够完成多轮机器人无法完成的复杂运动及操作,有着广泛的应用前景。本文根据第七届全国大学生飞思卡尔的竞赛规则制作了一种磁导航两轮自平衡车模。
该智能车系统以飞思卡尔16位微控制器MC9S12XS128为控制芯片,以陀螺仪、加速度计为角速度和角度检测装置,以一排六个10mH电感为路径检测的主要传感器,以光电编码器作为智能车的测速装置。在调试过程中,在硬件上,不断降低车的重心来提高车的稳定性。在软件上,利用MC9S12XS128的串口通信功能将角度、角速度、速度和路径传感器采集到的信息发送给上位机, 用Digital Scope显示这些信息,进行软件调试。在软件调试中我们对比了卡尔曼滤波和互补滤波的优劣并最终确定了卡尔曼滤波为陀螺仪和加速度计融合的算法,来为直立控制服务。综合增量式PID算法对速度和前进方向进行调节控制,结合闭环控制的策略,控制智能车及时调整车身的行驶速度和运动姿态,使其准确、快速的跑完全程。
关键词:两轮自平衡智能车,MC9S12XS128微控制器,卡尔曼滤波,电磁传感器,增量式PID
Abstract
Two self-balanced vehicle movement is flexible, simple structure, suitable for working in tight spaces, plete plex movements and operation of what the multi-wheeled robot plete, has a broad application prospects. Under petition rules of the Seventh National Students Freescale has produced a ic navigation two self-balancing Cars.
The intelligent vehicle system use Freescale's 16-bit MC9S12XS128 microcontroller as its brain, gyroscopes, accelerometers as detection device of angular velocity and angle, a row of six 10mH inductance as path detection sensors, optical encoder as a smart car speed measuring device. In the process of debugging on the hardware, the center of gravity of the car is lowered to improve its stability. As to software,the munication function of the MC9S12XS128 is used to send information, angle, angular velocity, speed and path of the sensor, to the puter, then the Digital Scope is used to finish software debug. For software debugging, pared the pros and cons of the Kalman filter plementary filter, and finalize the Kalman filter as algorithm fusion of gyroscopes and accelerometers for the vertical controlling. Incremental PID algorithm is used for regulati