基于光电传感器的智能车设计.pdfVIP

2009 NO．2O Science andTechnologyInnova百 技 术 创 新 基于光电传感器的智能车设计 皋字 王迪臻 于荣 (江苏省南京市东南大学江宁校区自动化学院 江苏南京 2111O2) 摘 要 ：针对智能驾驶对车体的要求，以飞思卡尔单片~xs128作为平台实现小车的路径 自动识别行驶。用光电传感嚣探测路径经过AD 转换 结合PD闭环算法控制舵机的转向和 电机的速度使小丰能够沿着黑线稳定运行。实验得出的蛄果比较理想。 关键词：PD控制算法 智能车 自动寻巍 光电传感器 中图分类号：u469 文献标识码 ：A 文章编号：1674—098x(2009)07(a)一00o9一ol 1路径识别系统软硬件设计方案(包括光 量式PID控制舵机转角 。 器模块 、直流 电机驱动模块 、舵机控制模 电管／摄像头的选型) 0c= e+K ∑+ Ae (1) 块 、控制参数选择模块 、单片机模块等组 路径识别系统软硬件设计见 图1。 e为跑道与车身的偏移量 ；K 为比例系 成 ，智能车系统工作 电压 由+2V、+5V、 2硬件设计 数 ，K；为积分系数 ，K为微分系数 ，0【为舵机 +6V、+7。2V四个系统混合组成在控制策略 本次智能车设计中我们组选用光 电管 转角。在模型车高速运行时 ，舵正常情况下 方面，主要包括转向控制和速度控制 。通过 作为智能车 的传感器基本部件 。由于赛道 积分环节会使系统稳定性 降低 ，动态 响应 路径识别系统确定模型车模型车与黑线的 中的轨迹是黑线，光 电管发出的光线都会 变慢 ，因此我们可以将积分环节舍掉 ，而采 位置，设定一个 阂值 ，根据实际位置偏移量 被吸收 ，而对应 的白色反射光比较强 ，通过 用PD反馈控制 。这样可以简化 电路并使得 与阈值的关系 ，分两段进行控制。与黑线接 接收管可以区分不 同，根据这一原理进行 控制系统简单 、高效。 近时采用增量式PID算法并结合智能车控 制的实 际情况做 了一些变动 ，用于对舵机 路径识别。考虑到发射与接受一体化的红 (1)式可以改为 ：a=K。 e+Kd Ae， 外传感器的外壳可以抑制相邻干扰 ，所以 PID参数可以根据实验确定 。 转 向进行控制，使用实验测定法确定最佳 本系统路径识别单元采用8个收发一体的 的PID系数组合；当车与黑线偏移量大于阑 发射式红外光 电传感器TCRT5000作为路 5电机驱动控制系统软件设计方案及算法 值 时采用模糊控制法 ，最后将计算结果赋 径监测元件 。以下讨论确定传感器的排布 ： 算法 给控制舵机的PWMDTY，从而准确的控制 传感器可以有这几种排布 ：一字型 ，分 5．1驱动电路 舵机 的转角 。 两排分布光 电管型，八字型，w型，圆弧形 电机方面我们采用主办方提供的两片 在速度控制方面 ，主要采用分段闭环控 等。一字型的各个传感器都在一条直线上 ， MC33886作为驱动芯片。MCU产生两路 制方法 ，由舵机转角判断根据赛道状况 ，如 从而保证 了纵 向的一致性 ，使得控制策略 PWM波通过 IN1，IN2引脚输入 ，以调节 直道、S 弯、普通弯等，设定不同的速度控制 主要集 中在横 向上 。 OUTl OUT2 的输出电压 ，构成OUT1与 方案给硬件 电路 ，实现 了变负荷条件 下对 速度的快速稳定