【正文】 本人完全了解第六屆“飛思卡爾”杯全國大學生智能車邀請賽關(guān)于保留、使用技術(shù)報告和研究論文的規(guī)定，即：參賽作品著作權(quán)歸參賽者本人，比賽組委會和飛思卡爾半導體公司可以在相關(guān)主頁上收錄并公開參賽作品的設(shè)計方案、技術(shù)報告以及參賽模型車的視頻、圖像資料，并將相關(guān)內(nèi)容編纂收錄在組委會出版論文集中。參賽選手須使用競賽秘書處統(tǒng)一指定并負責采購競賽車模，采用飛思卡爾半導體提供的8位、16位微控制器作為核心控制單元，自主構(gòu)思控制方案及系統(tǒng)設(shè)計，包括傳感器信號采集處理、控制算法及執(zhí)行、電機驅(qū)動、轉(zhuǎn)向舵機控制等，完成智能汽車工程制作及調(diào)試，于指定日期與地點參加場地比賽。 智能車比賽意義 該賽事下設(shè)秘書處，掛靠在清華大學，競賽是以“立足培養(yǎng)，重在參與，追求卓越”為指導思想，以智能汽車為競賽平臺的多學科專業(yè)交叉的創(chuàng)意性科技性競賽，是面向全國大學生的一種具有探索性的工程實踐活動，旨在促進高等學校素質(zhì)教育發(fā)展，培養(yǎng)大學生的綜合知識運用能力、基本工程實踐能力和創(chuàng)新意識，激發(fā)大學生從事科學研究與探索的興趣和潛能，倡導理論聯(lián)系實際、第六屆全國大學生飛思卡爾智能車競賽技術(shù)報告求真務(wù)實的學風和團隊協(xié)作的人文精神。傳感器板設(shè)計著重考慮提高傳感器的前瞻量和信號的抗干擾能力。MCU 根據(jù)輸入的信息，作出分析處理，控制舵機轉(zhuǎn)角及驅(qū)動電機的速度。因此我們通過多次試驗制作出合適的傳感器距離。因此，智能小車系統(tǒng)的設(shè)計主要包括以下兩部分：完成智能小車控制器的硬件電路設(shè)計，根據(jù)大賽要求，調(diào)整和改進智能車模的機械結(jié)構(gòu)，最大限度的發(fā)揮小車的性能。因此，控制軟件的設(shè)計是智能車的核心環(huán)節(jié)。舵機模塊和電機驅(qū)動分別用于實現(xiàn)小車轉(zhuǎn)向和驅(qū)動。 智能車系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計如果說系統(tǒng)硬件對于智能車來說是它的骨架和軀體，那么軟件算法就是它的靈魂。利用賽車與黑線位置的偏差和檢測到的實時車速，結(jié)合模糊控制PID 策略對賽車的舵機角度和行進速度進行恰當?shù)目刂普{(diào)整，使賽車在符合比賽規(guī)則情況下沿賽道快速前進。當車輪以主銷為中心回轉(zhuǎn)時，車輪的最低點將陷入路面以下，但實際上車輪下邊緣不可能陷入路面以下，而是將轉(zhuǎn)向車輪連同整個汽車前部向上抬起一個相應(yīng)的高度，這樣汽車本身的重力有使轉(zhuǎn)向車輪回復(fù)到原來中間位置的效應(yīng)，因而舵機復(fù)位容易。首先，賽車系統(tǒng)通過路徑識別模塊獲取引導導線的位置信息，同通過速度檢測模塊實時獲取賽車的速度。因此，車模的機械性能應(yīng)該是優(yōu)先考慮的問題?？刂撇捎们拜嗈D(zhuǎn)向，后輪驅(qū)動方案。車輪定位的作用是使汽車保持穩(wěn)定的直線行駛和轉(zhuǎn)向輕便，并減少汽車在行駛中輪胎和轉(zhuǎn)向機件的磨損。 定位參數(shù)調(diào)節(jié)方法行駛跑偏：兩側(cè)主銷的傾角不一致時，那側(cè)主銷后傾角小就向哪側(cè)跑偏。包容角：前輪外傾角和主銷內(nèi)傾角的和。而舵機的固定方式也在一定程度上決定了比賽的成敗。 2） 兩臂前輪不等長，有利于車模的轉(zhuǎn)彎。但這在比賽中會延緩前輪的反應(yīng)時間。因為舵機轉(zhuǎn)角是需要時間的，這樣就延緩了前輪的轉(zhuǎn)動效率。這里請注意一點，力臂過長可能導致力矩不足，反而導致前輪轉(zhuǎn)不到位。因為我們的最終目地是使車模在轉(zhuǎn)向時，內(nèi)側(cè)前輪要比外側(cè)的轉(zhuǎn)角要大。這相當于增大力臂長度，提高線速度。當車輛在正常的過彎行進中 (假設(shè)：無轉(zhuǎn)向不足亦無轉(zhuǎn)向過度)，此時4 個輪子的轉(zhuǎn)速(輪速)皆不相同，依序為：外側(cè)前輪＞外側(cè)后輪＞內(nèi)側(cè)前輪＞內(nèi)側(cè)后輪。好的差速機構(gòu)，在電機不轉(zhuǎn)的情況下，右輪向前轉(zhuǎn)過的角度與左輪向后轉(zhuǎn)過的角度之間誤差很小，不會有遲滯或者過轉(zhuǎn)動情況發(fā)生。齒輪傳動部分安裝位置的不恰當，會大大增加齒輪噪音和減少齒輪壽命以及電機驅(qū)動后輪的負載，從而影響到最終成績。調(diào)整好的齒輪傳動噪音很小，并且不會有碰撞類的雜音，后輪減速齒輪機構(gòu)就基本上調(diào)整好了，動力傳遞十分流暢。因此賽車各部件的安裝高度都盡量貼近底盤。速度傳感器用螺釘固定在鋁片上，鋁片固定在后輪支架上，這樣固定好之后，就有了較高的穩(wěn)定性。此次電磁組是第一次出現(xiàn)在比賽中，而以往的只有光電組與攝像頭組，因此在傳感器的選型與設(shè)計是重點應(yīng)解決的。根據(jù)技術(shù)要求， 震蕩電路 產(chǎn)生中心頻率為 20KHz 的對稱方波信號。 功率輸出電路由于輸出驅(qū)動信號電壓、電流、頻率較大，需要一定輸出功率驅(qū)動跑道線圈，因此最后需要功率輸出電路。根據(jù)比賽規(guī)則的要求，恒流輸出控制不需要特別的精確。電源模塊容易造成相互干擾，尤其是電機在啟動時需要較大的電流，很容易對其它模塊，特別是傳感器檢測方面造成一定干擾。串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電源具有紋波小、電路結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點,但是效率較低,功耗大。 HC9S12XS128MAA實物圖 HC9S12XS128MAA 原理圖 道路信息檢測的方式大賽根據(jù)車模檢測路徑方案不同分為電磁、光電與攝像頭三個賽題組。這種檢測方法具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，且電路計比較簡單，檢測信息快，信號處理速度快。而我們的首要任務(wù)就是做出交流電源，根據(jù)秘書處提供的參考方案我們使用555 產(chǎn)生20KHz 振蕩信號，電機驅(qū)動橋電路集成模塊L298 組成功率輸出電路，成功的制作出了100mA20KHz 的交流電源?，F(xiàn)在我們有很多測量磁場的方法，磁場傳感器利用了物質(zhì)與磁場之間的各種物理效應(yīng)：磁電效應(yīng)（電磁感應(yīng)、霍爾效應(yīng)、磁致電阻效應(yīng)）、磁機械效應(yīng)、磁光效應(yīng)、核磁共振、超導體與電子自旋量子力學效應(yīng)。（4） 載流子自旋相互作用磁場測量方法：自旋閥巨磁效應(yīng)磁敏電阻、自旋閥三極管磁場傳感器、隧道磁致電阻效應(yīng)磁敏電阻。（8） 光導纖維磁場測量方法。它具有原理簡單、價格便宜、體積?。ㄏ鄬π。㈩l率響應(yīng)快、電路實現(xiàn)簡單等特點，適合于初學者快速實現(xiàn)路經(jīng)檢測的方案。但并不是內(nèi)阻越小的電感越好，因為小內(nèi)阻電感通常使用更粗的漆包線，勢必會增加電感的重量，從而影響小車的性能。該方案原理圖如下所示： 三極管放大電路整流電路：三極管集電極輸出的是交流信號，需要將它轉(zhuǎn)為直流信號送入單片機AD 轉(zhuǎn)換接口。BTS7960 芯片開頭頻率可以達到25kHz，可以很好地解決MC33886 和VNH3SP30 驅(qū)動芯片使電機噪聲大和發(fā)熱的問題，同時驅(qū)動能力有了明顯的提高，響應(yīng)速度快。按照官方資料推薦的電路參數(shù)設(shè)計了如下BTS7960 驅(qū)動電路，該電路由兩片BTS7960 并聯(lián)組成，兩個電路在并聯(lián)，外圍電路十分簡單只需要一些電阻和電容，這大大簡化設(shè)計過程。速度檢測使用100 線的光電編碼器，每旋轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)100 個脈沖，實測脈沖波形如圖所示。鎖相環(huán)設(shè)置，我們采用的是MC9S12XS128核心，這個核心的標準總線工作頻率是40Mhz，但是在測試發(fā)現(xiàn)這個芯片能比較安全超頻工作在88Mhz的頻率上。PWM模塊用于產(chǎn)生電機驅(qū)動，和舵機驅(qū)動信號，電動機PWM工作頻率為10Khz,舵機的更新頻率為300Hz。 模型車平穩(wěn)地行駛是本次比賽的基本要求，但這并不意味著這是最簡單的要求，因為速度控制的好壞直接影響整車的許多方面，比如直道的速度提升，轉(zhuǎn)彎速度(甚至影響了模型車的打滑程度)，導致彎道速度總是無法提升，特別容易打滑，根本原因就是速度控制算法處理不當造成的。比例調(diào)節(jié)作用：是按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)作用用以減少偏差。積分作用的強弱取決與積分時間Ti，Ti 越小，積分作用就越強。在微分時間選擇合適的情況下，可以減少超調(diào)，減少調(diào)節(jié)時間。u接著被送到了執(zhí)行機構(gòu)，這樣就獲得了新的輸出信號,這個新的輸出信號被再次送到感應(yīng)器以發(fā)現(xiàn)新的誤差信號，這個過程就這樣周而復(fù)始地進行。增大微分系數(shù)能夠增強系統(tǒng)的穩(wěn)定特性，減小超調(diào)，并且改善瞬時響應(yīng)。 (c) 采用增量型算法，易于實現(xiàn)手動到自動的無沖擊切換。 最后決定在經(jīng)典的PID算法中，加入最簡單的bangbang算法。由于使用的是速度閉環(huán)，在入彎道時速度肯定會減低，此時因為速度閉環(huán)的原因，會產(chǎn)生一個很大的力(即前文所說的F2)，來提高前進速度，根據(jù)前面的分析，F(xiàn)2的增加必然導致防側(cè)滑力F3的減小，造成模型車過彎側(cè)滑，但如果在過彎時暫時不使用速度閉環(huán)，那么就不會增大F2，防側(cè)滑力F3也就增加了。： 直道彎道控制流程圖 舵機控制舵機控制采用PD控制，其中P為變化的量：servo=Pa+Pd (公式4)公式4中servo為舵機輸出量，a為偏離量，P為比例系數(shù)，Pd為微分系數(shù)，d為微分項，其中比例系數(shù)是變化的。第六章 軟件調(diào)試、。在調(diào)試方面，使用了MC9S12XS128的串口，利用串口線將MC9S12XS128和PC的串口相連，使用串口調(diào)試工具或PC的超級終端進行程序的調(diào)試。通過編碼器測速對速度進行PID反饋控制。（3）、采用編碼器測速，使速度反饋更精確。（7）、研究小S走直線的控制策略，以及小S走好大S相對就不太好之間的協(xié)調(diào)方法。 int b[8],i,j,max,m,n=0,s=0,nn=0,n1,n2。define jiaodu 1510void speed(int a)。 //disengage PLL to system PLLCTL_PLLON=1。 _asm(nop)。 CLKSEL_PLLSEL =1。 //； PWMCAE=0。 //計數(shù)器清零 PWMPOL=0x2a。 //對clock SB 進行2*2=4分頻；p PWMSCLA =4。 //通道1選擇clock SA做時鐘源. PWMPER01= 3333。 PWMPER45=1000。 } void AD_Init(void) { ATD0CTL0=0x07。 ATD0CTL4=0x01。 PITLD0=999。 }void PACB_Init(void){ PACTL= 0X40。 TSCR1=0x80。//PORTB=0X00。 b[2]=ATD0DR2。 b[6]=ATD0DR6。i++) { if(max=b[i]) { max=b[i]。ims。 } void main(void) { setbusclock()。 PACB_Init()。 for(。} if(b[1]105) { speed(85)。 handle(160)。 break。 break。} else{ speed(0)。 break。 } else{ speed(85)。 handle(27)。 break。 } else{ speed(80)。 handle(25)。 break。 } else{ speed(95)。 handle(0)。 break。 } else{ speed(95)。 handle(24)。 break。 } else{ speed(60)。 handle(80)。 break。 break。} if(b[5]100) { speed(85)。 handle(160)。 break。 } if(b[6]100) { speed(75)。 handle(200)。}。} }} default: break。 break。 handle(180)。 } else{ speed(80)。 break。 handle(140)。 handle(60)。 } if(b[5]b[4]20) { speed(35)。 break。 handle(50)。