湖北汽车工业学院电磁组惠捷二号技术研究报告.docVIP

第六届“飞思卡尔”杯全国大学生 智能汽车竞赛 技 术 报 告 学 校：湖北汽车工业学院 队伍名称：惠捷二号 参赛队员：刘朱徐 卢 辉 张 明 带队老师： 吕 科 郭 伟 2011年8月1日 关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第六届“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 第一章 引言 5 第二章 智能车整体设计 6 2.1技术方案的实现 6 2.2系统机械结构设计 6 2.3智能车前轮定位的调整 8 2.3.1主销后倾角 8 2.3.2主销内倾角 8 2.3.3车轮外倾角 8 2.3.4 前轮前束 9 2.4其它机械结构的调整 9 第三章 系统硬件设计 10 3.1电源部分 10 3.2电机驱动电路 11 3.3测速电路 11 3.4检测模块 13 第四章 系统软件设计 15 4.1 主程序流程框图 15 4.2 程序初始化 16 4.3 速度测量 16 4.4 舵机和速度的PID控制算法 16 4.4.1 经典PID控制算法介绍 16 4.4.2 经典PID算法在本智能车上的应用 18 第五章 系统调试 19 5.1基于LABVIEW的调试平台 19 第六章 智能车技术参数说明 23 参考文献 24 部分程序代码 25 引言 本智能小车以飞思卡尔16位微控制MC9S12XS128作为唯一的核心控制单元，采用一组线圈作为传感器，感应由赛道中心导线产生的交变磁场检测道路信息，通过单片机处理优化，把控制信号发送给电机和舵机。同时通过自制的转速传感器获取小车速度，进行速度反馈处理，最后利用 PID控制方式作为电机驱动。 技术报告以智能小车的设计为主线，包括小车的构架设计、软硬件设计，以及控制算法研究等，共分为五章。其中，第一章为引言部分。第二章主要介绍了小车的总体方案的选取。第三章介绍了硬件设计，主要介绍了电路的设计；检测模块的设计。第四章对小车的软件设计进行了详细的介绍。第五章描述了小车的软件调试过程。 智能车整体设计 2.1技术方案的实现 第五届智能车竞赛新增磁导航组，感应由赛道中心导线产生的交变磁场检测道路信息。在准备比赛的初始阶段，组委会提供的设计参考方案给我们很大的帮助。在路径检测方面，我们最终采用了使用单片机直接采样交变电压信号。 其电路简单可行。与光电组和摄像头组相比，磁导航组最大的缺点是其前瞻的局限性，但采用线圈检测具有一定的稳定性且干扰小。 在线圈的选择方面，我们经过了一个长期的过程，尝试了各种不同类型的线圈作为传感器,从最初电感到磁敏二级管，最后选择了电感值为100MH的线圈且等间距布置。在起跑线识别方面，我们选择了干簧管检测。在车体左右各布置3个干簧管且相互并联，作为一路I/O且采用查询检测方式。 系统主板采用主办方提供的飞思卡尔16位微控制器MC9S12SX128作为核心控制单元，采用PWM和PID技术，控制舵机的转向和电机转速。在转向控制方面，我们采用了双舵机的摇头方案，一个舵机控制前轮转向，另一个舵机控制摇头角度，这样能使小车具有很好的随线性。在速度控制方面，采用PID控制，在智能车后部安有光珊，采集关于车轮转速的脉冲信号,经由MCU进行PID计算后自动调节对电机的PWM波的占空比，控制车速度。 我们还扩展了液晶和键盘模块作为人机操作界面，以便于智能小车的调试与相关参数调整。 2.2系统机械结构设计 2.2.1摇头方案的实现 为了使小车具有较好的随线性，在转向过程中给一个合适的转向，我们选择了摇头方案。舵机带动T形摇头摆臂摆动，进而带动前面传感器支架摆动。考虑到小车经过坡道及信号强弱处理，T形摇头摆臂与传感器支架设计成可调结构，可调整传感器离地间隙。具体结构图形如下： 图2.1 摇头方案的实现 2.2.2舵机的固定 舵机的固定我们考虑到以下3点： 1舵机与底盘之间的固定可靠。 2整车结构紧凑