北京交通大学技术报告_北交电磁二队.doc

第五届“飞思卡尔”杯全国大学生 智能汽车邀请赛 技 术 报 告 学 校：北京交通大学 队伍名称：北交电磁二队 参赛队员：陈荣 滕昊 马浩宇 带队教师：马庆龙 朱明强 关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第四届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、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： 目录 前言 1 第一章 系统总体架构的设计 2 1.1 总体结构框图 2 第二章 机械结构设计及制作 3 2.1前轮转向 3 2.2后轮差速调节 5 第三章 硬件的设计及制作 7 3.1传感器的设计及制作 7 3.2测速器的设计及制作 10 3.3电机驱动的设计及制作 11 3.4单片机 12 3.5传感器架设方案 13 第四章 软件设计及流程 15 4.1软件流程图 15 4.2 转向控制软件设计 15 4.3速度控制软件设计 16 第五章 系统调试 21 5.1开发工具及调试过程 21 第六章 赛车主要技术参数 23 6.1 智能车外形参数 23 6.2 电路参数 23 6.3 传感器类型及个数 23 6.4 除了车模原有的驱动电机、舵机之外伺服电机数量 23 6.5 赛道信息检测精度、频率 23 第七章 总结 25 参考文献 27 附录 29 前言 第五届飞思卡尔杯智能汽车大赛首次加入了基于电磁传感器的寻线智能车，在地面铺设通有交变电流的引导线，在引导线周围激起交变的磁场，从而通过检测此磁场引导车辆行驶。使用电磁场作为引导智能车的优点，主要体现在磁场信号具有很好的环境适应性，不受光线、温度、湿度等环境因素的影响。由于电磁场是矢量场，具有方向行，对于不同的传感器和传感器的不同摆放方式，探测到的电磁场也是有所不同的。 这份技术报告中，我们通过对整体方案、电路、算法、调试、车辆参数的介绍，详尽地阐述了我们的思想和创意，具体表现在电路的创新设计，以及算法方面的想法，而对程序具体参数的调试也让我们付出了艰辛的劳动。第一章 系统总体架构的设计 1.1 总体结构框图 系统是以检测电磁场信号为基础，通过单片机处理信号实现对车体控制，实现车体能够准确沿着预设路径寻迹。系统电路部分需要包括单片机控制单元、电机驱动电路、电磁传感器电路等部分，除此之外系统还需要一些外部设备，例如编码器测速、伺服器控制转向、直流电机驱动车体。综上所述，整个系统需要包括以下内容（如图1-1）。 图 1-1系统总体结构图 第二章 机械结构设计及制作 此次竞赛选用的智能车竞赛专用车模(G768 仿真车模)。智能车的控制采用的是前轮转向，后轮驱动方案。模型车基本尺寸参数如下表 表1 基本尺寸 尺寸 轴距 198mm 前轮距 137mm 后轮距 137mm 车轮直径 52mm 逐减传动比 18/76 2.1前轮转向 对于汽车而言，要保持车辆直线行驶的稳定性，使之转弯自动回正、转向轻便，必须确定车轮定位参数，包括主销后倾、主销内倾、前轮外倾和前轮前束。 主销后倾：主销后倾角在车轮偏转后形成一回正力矩，阻碍车轮偏转。主销后倾角越大，车速愈高，车轮偏转后自动回正力越强，但回正力矩过大，将会引起前轮回正过猛，加速前轮摆振，并使转向沉重。通常后倾角为1°~3°，如图2-1所示。 图2-1主销后倾 主销内倾：在汽车前后方向上，主销向内倾斜一个角度，主销轴线与垂线间的夹角称为主销内倾角。当汽车转向轮在外力作用下发生偏转时，由于主销内倾, 则车轮连同整个汽车的前部将被抬起一定高度，在外力消失后，车轮就会在重力作用下力图恢复到原来的中间位置。通常主销内倾角不大于8°，如图2-2所示。 图2-2主销内倾 前轮外倾：在汽车的横向平面内，前轮中心平面向外倾斜一个角度，称为前轮外倾角。前轮外倾角一方面可以使车轮接近垂直路面滚动而滑动减小转向阻力，使汽车转向轻便；另一方面减少了轴承及其锁紧螺母的载荷，增加了使用寿命，提高了安全性。一般前轮外倾角为1°左右，但对于有高速、急转向要求的车辆，前轮外倾角可减小甚至为负值，如图2-3所示。 图2-3前轮外倾 前轮前束：俯视车轮，汽车的两个前轮的旋转平面并不完全平行，而是稍微带一些角度，这种现象称为前轮前束。车轮前束的作用是减轻或消除因前轮外倾角所造成的不良后果，二者相互协调，保证前轮在汽车行驶中滚动而无滑动。前轮前束一般为0~12mm。而现代汽车的前轮外倾角出现减小甚至为负值的趋势，前轮前束也应相应减小甚至也为负值，如图2-4所示。 图2-4前轮前束 2.2后轮差速调节 车在转