【正文】 ordinateRight。 //速度控制D變量/*************************左右邊線掃描*********************************/ for(i=CoordinateLeft。 unsigned char static blockdelayflag。 //歷史數(shù)組 unsigned char static HistoryDataL[10]={63,63,63,63,63,63,63,63,63,63}。 //左邊線標(biāo)志位 unsigned char static lostleft=0。舵機(jī)控制算法 變量：灰度數(shù)組0，灰度平均值******************/void BlackCapture(unsigned char *CompareA,unsigned char CompareB){ unsigned char i。 //開啟起跑線掃描 //Stop_Disable()。 //目標(biāo)速度 highspeed=140。 //舵機(jī)B D=70。 //電機(jī)P Dat_I=。 //開啟起跑線掃描 //Stop_Disable()。 //目標(biāo)速度 highspeed=140。 //舵機(jī)B D=70。 //電機(jī)P Dat_I=。 //開啟起跑線掃描 //Stop_Disable()。 //目標(biāo)速度 highspeed=130。 //舵機(jī)B D=70。 //電機(jī)P Dat_I=。 //舵機(jī)PD變量float static Pc=,Pj=35。 //電機(jī)最大速度 unsigned char static lowspeed=50。 //提速標(biāo)志unsigned char static delayflag=0。extern volatile unsigned int Motor2Speed。unsigned int TimerCnt10ms = 0。 //舵機(jī)角度signed long int Pwm。 //右黑線位置unsigned int rightPoint。 //舵機(jī)中值 signed int midPoint。 //積分值 unsigned int Voltage。 //設(shè)置速度 signed int Error。通過該系統(tǒng)，我們可以綜合智能汽車實(shí)際行駛中的信息，分析得出最優(yōu)控制策略，進(jìn)而得到最優(yōu)控制策略。上位機(jī)軟件隨著智能汽車調(diào)試進(jìn)度做了很多版本。通過該系統(tǒng)，我們可以實(shí)時(shí)了解到智能汽車的實(shí)際行駛路線，并且能夠監(jiān)測智能汽車在行駛過程中轉(zhuǎn)角、傳感器狀態(tài)及速度等相關(guān)信息。通過組委會提供的CodeWarrior 編譯軟件的在線調(diào)試功能，可以得到大量的信息，為智能汽車的調(diào)試提供了很大的幫助。對小S彎道可按直道處理， 便可提速節(jié)省時(shí)間，路線如圖44所示。如果在比例控制基礎(chǔ)上系統(tǒng)靜差不能滿足設(shè)計(jì)要求，則加入積分環(huán)節(jié)，整定時(shí)首先置積分時(shí)間為很大值，并將經(jīng)第一步整定得到的比例系數(shù)略微縮小（），然后減小積分時(shí)間，使得在保持系統(tǒng)良好動態(tài)的情況下，靜差得到消除，在此過程中，可根據(jù)響應(yīng)曲線的好壞反復(fù)改變比例系數(shù)和積分時(shí)間，以期得到滿意的控制過程，得到整定參數(shù)。此外，微分反應(yīng)的是變化率，而當(dāng)輸入沒有變化時(shí)，微分作用輸出為零。微分調(diào)節(jié)（D）作用：微分作用反映系統(tǒng)偏差信號的變化率，具有預(yù)見性，能預(yù)見偏差變化的趨勢，因此能產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調(diào)節(jié)作用消除。因?yàn)橛姓`差，積分調(diào)節(jié)就進(jìn)行，直至無差，積分調(diào)節(jié)停止，積分調(diào)節(jié)輸出一常值。試湊不是盲目的，而是在控制理論指導(dǎo)下進(jìn)行的。在小車跑動中，因?yàn)椴恍枰紤]小車之前走過的路線，所以，我們舍棄了I控制，將小車舵機(jī)的PID控制簡化成PD控制。圖42 PID控制工作原理PID控制策略其結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，可靠性高，并且易于實(shí)現(xiàn)。正如前面說到的那樣，不聯(lián)系路徑和轉(zhuǎn)向角度，只是單純地分析過彎速度，會造成思路的局限甚至錯誤。在考慮轉(zhuǎn)向角度設(shè)置時(shí)需要注意以下幾個問題：對于檢測賽道偏移量的傳感器而言，在增量較小時(shí)的轉(zhuǎn)向靈敏度；檢測到較大彎道時(shí)的轉(zhuǎn)向靈敏度；對于類似 S 彎的變向連續(xù)彎道的處理。切內(nèi)道，路經(jīng)最短，但是如果地面附著系數(shù)過小會導(dǎo)致車輛出現(xiàn)側(cè)滑的不穩(wěn)定行駛狀態(tài)，原因是切內(nèi)道時(shí)，曲率半徑過小，同時(shí)速度又很快，所以模型車需要的向心力會很大，而賽道本身是平面結(jié)構(gòu)，向心力將全部由來自地面的摩擦力提供，因此賽道表面的附著系數(shù)將對賽車的運(yùn)行狀態(tài)有很大影響。在得到正確灰度圖像后，二值化程度的關(guān)鍵就在閥值的設(shè)定。主要流程圖：系統(tǒng)供電圖像采集圖像處理判斷有效性 否 舵機(jī)打角計(jì)算 是 電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算速度反饋結(jié)束圖41 系統(tǒng)軟件流程圖在進(jìn)行圖像的二值化之后，即開始對賽道的特征即黑線進(jìn)行提取，由于引導(dǎo)黑線在賽道兩邊，也就是說邊線將更難以檢測，而且在轉(zhuǎn)彎的時(shí)候更容易出現(xiàn)丟線的情況。在電路設(shè)計(jì)中將所有器件集中于一塊電路板上，避免了使用導(dǎo)線或杜邦線進(jìn)行各個部分之間的電氣連接，從而減小了因?qū)Ь€接觸不良或杜邦線接口松動造成的系統(tǒng)不穩(wěn)定。編碼器供電電路如圖35所示：圖35 編碼器供電電路，我們選用LM2576adj，它是輸出電壓可調(diào)型，其技術(shù)參數(shù)為：，,輸出電流3A，具有熱關(guān)閉和限流保護(hù)功能。如圖34。但在后來的測試中發(fā)現(xiàn)該電路在輸入PWM高于5KHz時(shí)需要50%以上的占空比才能使電機(jī)轉(zhuǎn)動，但在低頻時(shí)PWM波將會使電機(jī)產(chǎn)生較為強(qiáng)烈的震動，故后來放棄了這種方案。電機(jī)轉(zhuǎn)速與電壓成正比，轉(zhuǎn)矩與電流成正比。ccd由鏡頭、圖像傳感芯片和外圍電路構(gòu)成。CCD供電線路圖如圖31所示： 圖31 CCD供電電路圖ccd是智能小車系統(tǒng)信息提取關(guān)鍵，其信息輸出信息的好壞將首先決定小車的性能。當(dāng)我們再把用電容供電的CCD小車放在跑道上運(yùn)行時(shí)，就沒有出現(xiàn)過沖出跑道的情況。由于電路中的不同電路模塊所需要的工作電壓、電流各不相同，因此需要多個穩(wěn)壓電路將電池電壓轉(zhuǎn)換成各個模塊的所需電壓。線性電源一般是將輸出電壓取樣然后與參考電壓送入比較電壓放大器，此電壓放大器的輸出作為電壓調(diào)整管的輸入，用以控制調(diào)整管使其結(jié)電壓隨輸入的變化而變化，從而調(diào)整其輸出電壓，但開關(guān)電源是通過改變調(diào)整管的開和關(guān)的時(shí)間即占空比來改變輸出電壓的。電源模塊的設(shè)計(jì)包括：傳感器供電模塊、單片機(jī)供電模塊、驅(qū)動電機(jī)供電模塊以及其它的外圍輔助模塊等。第三章硬件系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)在硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)我們遵循了可靠，緊湊，可擴(kuò)展的原則。良好的機(jī)械結(jié)構(gòu)是小車提高速度的關(guān)鍵。此外更小體積的電路板可以恰好鑲嵌在底盤其他構(gòu)件的空隙之中。因此地盤距離地面高度不能低于5mm。本隊(duì)重心高度的調(diào)節(jié)主要從以下方面著手：一、車底盤高度調(diào)整：合理的底盤剛度和底盤高度調(diào)節(jié)會提高智能車的加速性能。編碼器的安裝方式如圖212所示：圖212 編碼器的安裝方式所以測速模塊我們采用的是歐姆龍單相500線增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，通過編碼器對電機(jī)轉(zhuǎn)速的測定我們可以知道車模在某個時(shí)刻的速度，從而通過軟件調(diào)整差值，使車模的速度達(dá)到我們想要的效果，讓車模電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)處于我們所要求的理想狀態(tài)，從而形成一個速度閉環(huán)控制系統(tǒng)，我們使用了測速編碼器去測量脈沖數(shù)，就可以得到當(dāng)前電機(jī)的轉(zhuǎn)速。為了確保使得車子在行駛過程中轉(zhuǎn)彎的時(shí)候不發(fā)生側(cè)滑，在近代造車工藝中才產(chǎn)生了阿克曼角，阿克曼角如圖28示。不但如此，當(dāng)舵機(jī)臂加長時(shí)，由于臂端運(yùn)行軌跡為圓弧，在水平方向上分解時(shí)越遠(yuǎn)離中心線的部分需要更大的打角才能產(chǎn)生相同的水平位移，故會造成舵機(jī)打角與轉(zhuǎn)角間的非線性，增加系統(tǒng)的控制難度。由此可知，當(dāng)力矩一定時(shí)，力臂越短，輸出力越小，相反的，力臂越長，輸出力越大，而舵機(jī)恰好是一個恒力矩輸出的裝置。后來在設(shè)計(jì)PCB的時(shí)候確定了狹長的PCB形狀，在不改變攝像頭位置的情況下將主電路板填充于電池與線性CCD架之間，這種做法大大降低了小車的重心，在經(jīng)三線法測量后小車重心降低了將近2cm，并在后來的測試中顯示了更好的過彎性能，在各種道型上都較以前的穩(wěn)定性有所提高。下方與車體連接孔的高度調(diào)節(jié)可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整主銷后傾角。 主銷后傾角越大，方向穩(wěn)定性越好，自動回正作用也越強(qiáng)，但轉(zhuǎn)向越沉重。由于主銷后傾，主銷（即轉(zhuǎn)向軸線）與地面的交點(diǎn)位于車輪接地點(diǎn)的前面。智能車采用穩(wěn)定速度策略或者采用在直道高速彎道慢速的策略時(shí)，應(yīng)該調(diào)節(jié)不同的前束。主銷內(nèi)傾角調(diào)節(jié)示意圖如圖22所示：圖22 主銷內(nèi)傾角調(diào)節(jié)示意圖(2) 后輪前束：由于本屆比賽B車模倒向運(yùn)行，導(dǎo)向輪位于車體后方，故機(jī)械特性有所變化，但總體上仍然符合該原理。(1) 主銷內(nèi)傾：主銷內(nèi)傾的調(diào)整應(yīng)該保持在一個合適的范圍，“一般來說0~8度范圍內(nèi)皆可”。并且重心不在車體的幾何中心會造成車體在較高速度下行進(jìn)的不穩(wěn)定，所以，在設(shè)計(jì)板子時(shí)盡量使板體左右重量對稱。同時(shí)固定線性CCD傳感器的材料我們采用了質(zhì)量較小，強(qiáng)度較大的碳纖維管。在制作小車的過程中，我們對小車的整體構(gòu)架進(jìn)行了深入的研究，分別在機(jī)械機(jī)構(gòu)、硬件和軟件上都進(jìn)行過更進(jìn)，硬件上主要是考慮并實(shí)踐各種傳感器的布局，改進(jìn)驅(qū)動電路，軟件上先后進(jìn)行了幾次大改，最終研究出一套實(shí)際可行的辦法。面向大學(xué)生的智能汽車競賽最早始于韓國，在國內(nèi)，全國大學(xué)生“恩智浦杯”智能汽車競賽已經(jīng)舉辦了十一屆，得到了各級領(lǐng)導(dǎo)及各高校師生的高度評價(jià)。關(guān)鍵字：飛思卡爾智能車 K60 線性CCD PID控制算法目 錄第一章引 言 5 5 5………………………………………………………………………………..6第二章 智能車機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)整與優(yōu)化………………………………………………………. 6 7 7…………………………………………………………………………..8………………………………………………………………………………..9……………………………………………………………..10……………………………………………………………………………11……………………………………………………………13…………………………………………………………………………………….16第三章硬件系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 17 18　ccd供電電路設(shè)計(jì) 19 20 20 20 22 22 23 23第四章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 23 24 25 26 28 28第五章 開發(fā)工具、制作、安裝、調(diào)試過程 29 29 29第六章 車模主要技術(shù)參數(shù) 31第七章 結(jié)論 32參考文獻(xiàn) 33第一章 引言隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，智能控制的應(yīng)用越來越廣泛，幾乎滲透到所有領(lǐng)域。第十一屆“恩智浦杯”全國大學(xué)生智能汽車競賽技 術(shù) 報(bào) 告學(xué) 校：遼寧工程技術(shù)大學(xué) 隊(duì)伍名稱：挑戰(zhàn)者參賽隊(duì)員：徐卿 李川 帶隊(duì)教師：李斌摘 要本文介紹了遼寧工程技術(shù)大學(xué)挑戰(zhàn)者隊(duì)制作的第十一屆“恩智浦杯”全國大學(xué)生智能汽車競賽的智能車系統(tǒng)。測試結(jié)果表明，該智能車能夠很好地跟隨黑色引導(dǎo)線，可以實(shí)現(xiàn)對應(yīng)于不同形狀的道路予以相對應(yīng)的控制策略，可快速穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)整個賽道的行程。全國大學(xué)生智能汽車競賽是以智能汽車為研究對象的創(chuàng)意性科技競賽，是面向全國大學(xué)生的一種具有探索性工程實(shí)踐活動，是教育部倡導(dǎo)的大學(xué)生科技競賽之一。在本次比賽中，本組使用大賽組委會統(tǒng)一提供的競賽車模，采用飛思卡爾16 位微控制器K60作為核心控制單元，自主構(gòu)思控制方案及系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括傳感器信號采集處理、控制算法及執(zhí)行、動力電機(jī)驅(qū)動、舵機(jī)控制等，最終實(shí)現(xiàn)一套能夠自主識別路線，并且可以實(shí)時(shí)輸出車體狀態(tài)的智能車控制硬件系統(tǒng)。根據(jù)本屆賽道的特點(diǎn)，我們采用了低重心緊湊型的設(shè)計(jì)方案，并架高舵機(jī)以提高響應(yīng)速度；各系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)成面積較小方形電路板。 (2) 重心位置：由于小車是以較高速度運(yùn)行的，在過彎時(shí)，必然會有較大的離心力，而重心過高將會引起小車的側(cè)翻。并且，我們在測試中發(fā)現(xiàn)，過長的舵機(jī)臂會限制導(dǎo)向輪的打角幅度，進(jìn)而可能導(dǎo)致一些彎道無法轉(zhuǎn)過，故舵機(jī)桿我們選取了一個恰當(dāng)?shù)闹?。在?shí)際制作中，這個角度調(diào)節(jié)為8度左右。由于阻力比不調(diào)節(jié)前束時(shí)增大，所以直線加速會變慢。前輪角調(diào)節(jié)示意圖如圖23所示：圖23前輪角調(diào)節(jié)示意圖 (3) 主銷前傾：由于車模倒向運(yùn)行，動力前置，轉(zhuǎn)向特性與以往相反，采用主銷前傾可以增加汽車直線行駛時(shí)的穩(wěn)定性和在轉(zhuǎn)向后使導(dǎo)向輪自動回正。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于離心力的作用，地面對車輪