【正文】 支撐部件去掉，又將后輪懸掛緩沖支架去掉，從而簡(jiǎn)化車模，可以有更多空位安裝需要的東西以及減輕車重。3）在軟件方面：力求控制算法適合C車的特性，精確完成轉(zhuǎn)向控制和速度，并具有較高的穩(wěn)定性。但在實(shí)際車模運(yùn)行過程中，由于車模本身的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的加速度會(huì)產(chǎn)生很大的干擾信號(hào)疊加在上述測(cè)量信號(hào)上，使得輸出信號(hào)無法準(zhǔn)確反映車模的傾角，盡管平滑濾波可以把波動(dòng)濾掉，但是也會(huì)無法準(zhǔn)確反映車模傾角變化，所以需要在加上一個(gè)陀螺儀檢測(cè)角速度。通過傳統(tǒng)的 PID 反饋控制，便可以精確控制電機(jī)的運(yùn)行速度，從而控制車模的運(yùn)行速度。顯然，如果k1g ，（是重力加速度）那么回復(fù) 力的方向便于位移方向相反了。但顯然能夠做的只有第二種方式。5第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 兩輪賽車通過檢測(cè)自身傾斜角度以及傾斜角速度的大小，通過單片機(jī)處理采集得到的角度、角速度信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)賽車自身平衡以及前進(jìn)的控制，再以檢測(cè)通過以20KHZ、100mA的導(dǎo)線的電磁場(chǎng)為基礎(chǔ)，通過單片機(jī)處理采集到得磁感應(yīng)電壓信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)賽車的轉(zhuǎn)向控制，進(jìn)而識(shí)別賽道達(dá)到路徑訊跡的目的。關(guān)鍵詞：kinetisK60，IRT3205, IRF4905，PIDAbstractWe design the smart car system based on the control of kinetisK60 in this paper. We choose IRF3205 and IRF4905 to be the motor drive, and encoder to feedback the speed of the motor. We use electrical inductance to get the information of the track. During the control of the smart car, the positional PID and Increasing PID perform good on path optimization and speed control in high speeding pattern. In order to improve the speed and the stability of the smart car, we use kinds of methods, such as VC, wireless module . It turned out that the system is reliable and effective. Keyword：kinetisK60，IRT3205, IRF4905，PID目錄摘要 ⅡAbstract Ⅲ第一章 引言 1第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 2 系統(tǒng)概述 2 任務(wù)分解 2 直立控制分析 3 速度控制分析 4 轉(zhuǎn)彎控制分析 4 車模傾角檢測(cè) 4 整車布局 4 結(jié)構(gòu)框圖 5第三章 系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 7 車模 7 車模車身簡(jiǎn)化及固定 7 陀螺儀及加速度計(jì)固定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 路徑傳感器固定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 編碼器的安裝設(shè)計(jì) 9 10第四章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 11 硬件設(shè)計(jì)總體方案 11 系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 11 電源管理電路 11 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 12 計(jì)數(shù)器電路 13 13 路徑檢測(cè)電路 14 靜電處理 14第五章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 16 主程序 16 16 PWM輸出 16 直立控制 19 速度控制 19 轉(zhuǎn)彎控制 19 卡爾曼濾波 19 啟動(dòng)方式 20第六章 開放工具與系統(tǒng)調(diào)試 22 開發(fā)工具 22 無線通信模塊 23第七章 車輛參數(shù) 24第八章 總結(jié) 24致謝 I參考文獻(xiàn) II附錄A Ⅲ附錄B ⅢV第一章 引言全國(guó)大學(xué)生智能汽車比賽是經(jīng)全國(guó)高等教育司研究，委托高等學(xué)校自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委會(huì)主辦的，旨在培養(yǎng)創(chuàng)新精神、協(xié)作精神，提高工程實(shí)踐能力的大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)。參賽隊(duì)員簽名： 帶隊(duì)教師簽名： 日 期： 摘 要本論文中設(shè)計(jì)的智能車系統(tǒng)采用飛思卡爾公司的kinetisK60作為控制核心，以IRF3205和IRF4905為電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，通過編碼器獲得電機(jī)速度信息。使用由電感及放大電路組成的傳感器獲取賽道信息；在智能車控制方面，基于位置式及增量式的PID控制算法在高速行駛賽車的路徑優(yōu)化和速度控制上有著不錯(cuò)的效果。本次大賽中，使用競(jìng)賽秘書處統(tǒng)一指定的C車競(jìng)賽車模套件，采用飛思卡爾半導(dǎo)體公司的32位微控制器kinetisK60作為核心控制單元，自主構(gòu)思控制方案進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括傳感器信號(hào)采集處理、電機(jī)驅(qū)動(dòng)以及控制算法軟件開發(fā)等。車模的運(yùn)行可以分為三個(gè)過程：直立、前進(jìn)、轉(zhuǎn)彎?？刂频沽[底部車輪，使得它作加速運(yùn)動(dòng)。此外，為了使得倒立擺能夠盡快地在垂直位置穩(wěn)定下來，還需要增加阻尼力，與偏角的速度成正比，方向相反。不過前提是保持車身平衡。1） 機(jī)械結(jié)構(gòu)方面:① 電路板緊貼車身，電池放在車身后輪子稍上，降低重心；② 采用高強(qiáng)度、低質(zhì)量的碳素桿作為電磁傳感器支架；③ 簡(jiǎn)化支架，單桿伸出，粘上一個(gè)橫放的輕桿作為電感的支撐；④ 電磁傳感器引出電感，裝在支架上，其他部分裝在車身后面，可以盡量減輕支架的質(zhì)量，使得重心盡量靠近車輪；⑤ 陀螺儀和加速度計(jì)模塊裝在車身中間，保持水平，使得檢測(cè)回來的數(shù)據(jù) 更加精確，并且使得左右轉(zhuǎn)彎差異變?。虎?剪短不必要的連線，減輕車重。采用K60作為控制核心，通過電感采集賽道信息，從而對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制；通過編碼器反饋速度信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的控制。原來的車模后輪支架與底盤之間采用了活動(dòng)連接方式，但為了保證車模直立的穩(wěn)定性，需要這個(gè)車身變成剛體結(jié)構(gòu)。直立陀螺儀的安裝共有三種選擇：安裝在頂部,正中和底部。 編碼器的安裝設(shè)計(jì)飛思卡爾c車車模具有雙電機(jī)，為了達(dá)到更精準(zhǔn)的控速，我們選擇在兩個(gè)電機(jī)分別安裝編碼器用來測(cè)速。 編碼器安裝 主動(dòng)輪松緊程度的調(diào)整在實(shí)際調(diào)試過程中，我們發(fā)現(xiàn)主動(dòng)輪的松緊程度影響比較大，并且輪軸的有無影響也比較大。11 第四章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)第四章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 硬件設(shè)計(jì)總體方案 智能車的硬件系統(tǒng)，主要包括控制電路，電源管理電路，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路以及外圍傳感器構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了信息采集與控制實(shí)現(xiàn)等功能。當(dāng)小車驅(qū)動(dòng)電機(jī)在運(yùn)動(dòng)過程中，會(huì)在一定程度上拉低電池的電壓。,。 計(jì)數(shù)器電路 我們采用的陀螺儀跟加速度計(jì)是集成模塊。在空調(diào)室內(nèi)的賽道，空氣更加干燥，靜電現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。3）此時(shí)若依舊存在較大的靜電干擾，那就要將小車上靜電最強(qiáng)烈的地方接入電路板的地中，更好的吸收引入的干擾。 } if(dPWM9999){ dPWM=9999。//控制占空比,占空比為0 0~10000 ftm0_pwm_change_duty(7,0)。//控制占空比,占空比為0 0~10000 ftm0_pwm_change_duty(7,(uint32)(dPWM))。 //右邊電機(jī)PWM限制 if(RdPWM9999) { RdPWM=9999。 } //右邊電機(jī)PWM輸出 if(RdPWM0){ //右電機(jī) ftm0_pwm_change_duty(7,(uint32)(RdPWM))。//控制占空比,占空比為0 0~10000 } //左邊電機(jī)PWM輸出 if(LdPWM0){//左電機(jī) //電機(jī)1 ftm0_pwm_change_duty(6,(uint32)(LdPWM))。//控制占空比,占空比為0 0~10000} } 直立控制因?yàn)闀簳r(shí)找不到別的方法來平衡小車，所以只能靠?jī)蓚€(gè)電機(jī)來維持小車的平衡。 卡爾曼濾波是一種高效率的遞歸濾波器， 它能夠從一系列的不完全及包含噪聲的測(cè)量中，估計(jì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)。//先驗(yàn)估計(jì) Pdot[0]=Q_angle P[0][1] P[1][0]。 Pdot[3]=Q_gyro。 P[1][1] += Pdot[3] * dt。 E = R_angle + C_0 * PCt_0。 t_1 = C_0 * P[0][1]。 P[1][1] = K_1 * t_1。//輸出值（后驗(yàn)估計(jì)）的微分 = 角速度} 直立小車的啟動(dòng)與四輪車的啟動(dòng)有所不同,四輪車本身就具有相當(dāng)高的穩(wěn)定性, ,我們發(fā)現(xiàn)主要有兩種開車方式:第一種是小車直立后手推啟動(dòng)式,第二種是小車直立后受觸發(fā)啟動(dòng)式.對(duì)于第一種方法,小車被推動(dòng)后,傾角和速度都會(huì)發(fā)生變化,我們可以通過檢測(cè)小車的傾角或者速度,設(shè)置一個(gè)閥值,觸發(fā)小車啟動(dòng)控速程序,小車的啟動(dòng)速度快,若起跑線后是一條長(zhǎng)直道,推的力度不同導(dǎo)致小車的穩(wěn)定性不同,很有可能每圈跑出來的成績(jī)不一樣.對(duì)于第二種方法,小車直立后,通過輕觸小車上面的行程開關(guān),小車每次開頭跑的情況基本一樣,小車的啟動(dòng)速度略遜于第一種.綜合考慮,我們認(rèn)為小車的穩(wěn)定性比較重要,: 21第六章 開發(fā)工具與系統(tǒng)調(diào)試第六章 開發(fā)工具與系統(tǒng)調(diào)試 開發(fā)工具使用了CodeWarrior Development Studio for Microcontroller 。用于控制智能車的啟停，保護(hù)智能車。在參加完賽區(qū)比賽后，我們發(fā)現(xiàn)自己跟兄弟學(xué)校的不足之處，主要在于傳感支架比較重，不夠簡(jiǎn)潔、長(zhǎng)直道加速后轉(zhuǎn)彎摩擦不夠強(qiáng)，不足以提供轉(zhuǎn)彎向心力、輪子會(huì)打滑等等。感謝中山大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)與老師對(duì)比賽的關(guān)注，在物資上提供大力支持，使我們能專心做事。C39。uint8 data4。 uint8 data_rec3。uint8 isr_flag=0。//死區(qū)電壓double angle[10], angle_dot[10]。int send_angle。// 記錄車的速度（路程）int sudu_L[20]。 short delv1,delv2,delv3。float y。float value1,value2。char isStart = 0。double w[10]。float Rcountspeed=0。int delv1_R,delv2_R,delv3_R。int L_PWM=0。int send_send_period。//控速相關(guān)float R_PPWM,newpwm,oldpwm,deltapwm。int dazhao。int stand_key_count=0。int speed_L。int goout=0。int boma_flag=0。//E為歷史平均值char bflag=0。int testzhouqi=0。float guaidian[81]。int h_zheng=0。//方差檢測(cè)double dy_test[400]={0}。double dy_ans。int wan_cd_time=0。//PPWM是為了可以與靜止的utpwm相互結(jié)合而成的一個(gè)中間變量 delv3_R=delv2_R。//增量式PID控速 R_PWM+=dPWM。 oldpwm=newpwm。 char houchengsuducount。//路程 houchengsuducount=15(8*swit[11]+4*swit[10]+2*swit[9]+swit[8])。else if(switchcount==2)//1101 13 sudu_rec=980。else if(switchcount==6)//1001 9 sudu_rec=1120。else if(switchcount==10)//0101 5 sudu_rec=1260。else if(switchcount==14)//0001 1 sudu_rec=1380。 else if(houchengsuducount==2)//1101 13 sudu_rec=980。 else if(houchengsuducount==6)//1001 9 sudu_rec=1120。 else if(houchengsuducount==10)//0101 5 sudu_rec=1260。 else if(houchengsuducount==14)//0001 1 sudu_rec=1380。 ((L+R)/2)77400)//77400 鍗婄▼15m { boma_flag=1。 ((L+R)/2)103200)//103200 鍗婄▼20m { boma_flag=1。 ((L+R)/2)129000)//129000 鍗婄▼25m { boma_flag=1。 ((L+R)/2)154800)//154800 鍗婄▼30m { boma_flag=1。 ((L+R)/2)180600)//180600 鍗婄▼35m { bo