飞思卡尔智能车竞赛光电平衡组——技术报告.doc

第八届全国大学生“飞思卡尔”杯
智能汽车竞赛
技术报告


关于技术报告和研究论文使用授权的说明
本人完全了解第八届全国大学生“飞思卡尔”杯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:


带队教师签名:

日期:
摘要
本文以第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车比赛为背景,在“立足培养,重在参与,鼓励探索,追求卓越”的指导思想下,自主设计并制作出基于电磁引导的智能车系统,而且在此基础上研究了一套切实可行的路径取优方案。并且其超强的环境适应能力有望在未来得以大范围的应用。
本系统主要由MC9S12XS128控制核心、电源管理单元、路径识别电路、车速检测模块、舵机控制单元和直流电机驱动单元组成,以飞思卡尔公司的16位单片机S12为控制核心,路径识别和车速的检测相结合,通过对不同方位的传感器数据进行综合分析来控制转向舵机和驱动电机,使智能车系统达到所需的稳定性及快速性要求。本文详细的介绍了智能汽车的机械结构设计,硬件电路设计,系统软件设计和理论分析以及模型车的控制算法设计。本智能车采用了适合智能精确控制的PID算法,首先对系统的模型进行了分析,从而选择合适的算法,其次,根据不同方位传感器特性而设计出的传感器模块进行了简要说明,然后介绍了所使用的数据拟合和路径取优的算法。
关键词:智能汽车,PID控制,传感器,直流电机,路径取优
目录
摘要 I
目录 II
第一章引言 1
比赛背景介绍 1
本文章节安排及文献综述 2
第二章方案选择 1
1
系统结构与模型 1
2
测量模块方案选择 3
路径检测模块 3
速度检测模块 3
起跑线检测模块 3
控制模块方案选择 4
路径控制模块 4
速度控制模块 7
执行模块方案选择 7
路径执行模块 7
方向执行模块 7
速度执行模块 7
8
第三章机械结构设计 9
智能车参数要求 9
车模组装与改造 9
车模组装 9
前轮定位的调整 9
差速的调整 10
舵机力臂的调整 10
电感线圈的安装 11
12
电路板的固定与安装 12
车模技术参数 13
第四章硬件系统设计与实现 14
电源模块 14
电源保护 15
降压稳压电路设计一 15
降压稳压电路设计二 16
电源模块小结 16
路径识别模块 17
电机模块 18
舵机模块 19
测速传感器模块 19
第五章软件系统设计与实现 20
系统初始化 20
20
21
24
: 24
24
24
舵机控制算法 25
25
26
26
26
27
28
bang_bang 控制 29
PID控制 31
PID参数整定 32
32
第六章开发与调试 34
软件开发环境介绍 34
智能车整体调试 35
舵机调试 35
电机调试 35
整体调试 36
第七章结论 37
参考文献 I
附录A:控制程序 II
附录B:电路板详细原理图 VII
第一章引言
比赛背景介绍
为加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养,促进高等教育教学改革,受教育部高等教育司委托(教高司函[2005]201号文),由教育部高等自动化专业教学指导分委员会(以下简称自动化分教