大学生智能汽车设计整本书课件_第七章精选.pptVIP

（1）偏差的计算 为了使小车运行得快而稳，联想到光电管方案可以从一维数组linepos[j]中提炼出一个黑线距离车身中心轴的偏差量Offset，要求出这个偏差量必须至少考虑三个因素： 最远行黑线位置linepos[topline] 黑线平均位置averlinepos 全白行行数whiteline_sum （2）曲率的计算 从理论上讲，相对于偏差量Offset，曲率是智能车更好的一个控制变量。但由于路径检测单元的局限性，很难计算出非常精确的曲率。 如果用曲率值进行智能车方向及速度的辅助控制，还是能够起到一定的效果的。 2．转向控制 转向控制采用了分段比例和前馈补偿相结合的控制方法。 （1）分段比例控制 （2）前馈补偿控制 （1）分段比例控制 因为小车处于弯道和直道的转向模型不同，若采用统一的比例系数设置，那么该系数过大会导致小车振荡，过小会导致最大控制量偏小，小车转向不足，过弯时易冲出赛道。使用分段比例控制既方便又可以解决以上两种问题。 （2）前馈补偿控制 由于CMOS方案不像光电管方案，它存在图像失真的情况，越远地方的图像失真越厉害，而对于计算offset偏差量来说，越远的路径信息越有参考价值，故其比重也相对较大。这样，就导致小车转向微调时的效果往往不太如人意。 鉴于此，在小车前述的分段比例控制基础上又加入了前馈补偿控制进行微调。 3．速度控制 （1）模糊控制设定速度 （2）PID控制调整速度 （1）模糊控制设定速度 因为小车比赛的赛道是未知的，弯道的分布情况也不能确定，小车可能频繁地进出弯道，不停地调整速度来适应不同轨迹。这样就难以建立精确的数学模型，且赛车对动态性能的要求较高 考虑到该款S12单片机有一套特色指令——模糊控制指令，执行时间只有几十微妙级（时钟频率为25 MHz），不会影响决策周期，且简单易行，而模糊控制具有处理不明确信号的能力，故可以采用模糊控制设定速度。 （1）模糊控制设定速度 1）模糊输入、输出量的选取 2）隶属函数的确定 3）模糊规则库的建立 4）模糊推理及解模糊化 （2） PID控制调整速度 速度调整要求对智能车的速度的调整既要快速，又要准确，而且不能频繁波动。故采用PID控制算法不失为一种简单而有效的策略。 （2） PID控制调整速度 考虑到摄像头方案的控制周期较长，假设按2.5 m/s的平均速度计算，则一个控制周期小车大概可以跑过5 cm，如果按这种周期用上述PID调节速度，则会导致加速、减速均过长的后果，严重地影响小车的快速性和稳定性。 为了解决这个问题，可以在PID调速控制中加入BANG-BANG控制思想。 思考题 1．摄像头型智能车相对于光电管型智能车的优势体现在何处？ 2．摄像头型智能车相对于光电管型智能车的优势体现在何处？ 3．若赛道中的一段出现空白，摄像头型智能车如何识别路径，并保持正确的行进方向？ 思考题 4．摄像头型智能车如何区分赛道中的十字交叉线与赛道的起始端线？ 5．简述在机械安装中，摄像头装配高度和装配俯角大小对智能车行驶的影响。 7.3 软件设计 摄像头方案具体主程序流程图如图7.4所示。 图7.4 摄像头方案具体主程序流程图 7.3 软件设计 7.3.1 初始化算法 7.3.2 图像采集算法 7.3.3 黑线提取算法 7.3.4 图像滤波算法 7.3.5 控制策略及控制算法 7.3.1 初始化算法 1．锁相环的设置 2．脉冲宽度调制（PWM）初始化 3．定时中断及输入捕捉通道的初始化 4．A/D转换模块初始化 5．外部中端（IRQ）的初始化 1．锁相环的设置 通过设置锁相环，可以改变单片机的时钟频率。在MC9S12单片机中，靠锁相环产生的时钟频率由下面的公式得到： 式中，OSCCLK是外部晶体振荡时钟频率，一般为8 MHz或16 MHz；SYNR是时钟合成寄存器；REFDV是时钟分频寄存器。 (7.1) 2．脉冲宽度调制（PWM）初始化 PWM是用于舵机和驱动电机的控制，在MC9S12单片机中，其初始化主要包括以下六大步骤：禁止PWM；选择时钟；选择极性；选择对齐模式；对占空比和周期编程；使能PWM通道。 3．定时中断及输入捕捉通道的初始化 定时中断及输入捕捉通道主要用于产生周期中断以进行速度采集，其初始化工作主要包括：设定预分频系数；定时器溢出中断使能；定时器使能。其中断函数主要包括：清标志位；用户自己的代码。 4．A/D转换模块初始化 A/D转换模块主要用于视频信号的采集，将模拟的视频电压信号转换成对应的数值，以便于后面的黑线提取算法实现。 5．外部中端（IRQ）的初始化