【正文】 方向穩(wěn)定性；而在車輛轉(zhuǎn)向時，合適的轉(zhuǎn)向機構(gòu)可以使車輛自行回到直線行駛狀態(tài)，具有好的回正性 [16]。由于功率是速度與力矩乘積的函數(shù)，過分追求速度，必然要損失力矩，力矩太小也會造成轉(zhuǎn)向遲鈍，因此設計時就要綜合考慮轉(zhuǎn)向機構(gòu)響應速度與舵機力矩之間的關(guān)系，通過優(yōu)化得到一個最佳的轉(zhuǎn)向效果。然而舵機與連片的嚙合是類似齒輪的嚙合，由于連片的長度的以及齒寬的影響，很難調(diào)節(jié)到合適的舵機機械中值。小車的硬件電路主要包括單片機模塊、電源模塊、電機驅(qū)動模塊、車速檢測模塊、道路檢測模塊以及其他輔助電路 [17]。 (2)、電源電路主要是給單片機提供5V電源。圖42 外部振蕩電路 電源模塊電源模塊為系統(tǒng)其它各個模塊提供所需要的電源。由于電路中的不同電路模塊所需要的工作電壓和電流容量各不相同，因此需要電源穩(wěn)壓，轉(zhuǎn)換成所需要的5V。(2)、7．2V電壓。降壓穩(wěn)壓電路可以采用串聯(lián)穩(wěn)壓和開關(guān)穩(wěn)壓兩種芯片。 電機驅(qū)動模塊電機驅(qū)動模塊為小車的“肌肉” 。為了使得模型車能夠平穩(wěn)地沿著賽道運行，除了控制前輪轉(zhuǎn)向舵機以外，還需要控制車速，使模型車在急轉(zhuǎn)彎時速度不要過快而沖出跑道。 (3)、光電編碼器：光電編碼器是一個封閉的光電編碼盤，相比后者優(yōu)點非常多，長時間使用穩(wěn)定性高，適應能力強。圖47 光電編碼器 道路檢測模塊 道路檢測模塊為小車的“眼睛”。由于在黑色和白色上反射系數(shù)不同，在黑色上大部分光線被吸收，而白色上可以反射回大部分光線，所以接收到的反射光強是不一樣，進而導致接收管的特性曲線發(fā)生變化程度不同，而從外部觀測可以近似認為接收管兩端輸出電阻不同，進而經(jīng)分壓后的電壓就不一樣，就可以將黑白路面區(qū)分開來 [22]。通過單片機程序發(fā)出180KHz 頻率的振蕩波后，經(jīng)三極管放大，激光管發(fā)光；接收部份由一個相匹配180KHz 的接收管接收返回的光強，經(jīng)過電容濾波后直接接入S12 單片機的PB1 與PB5口，檢測返回電壓的高低。PWM模塊主要是用來控制前輪舵機和舵機的左右轉(zhuǎn)向，以及驅(qū)動電機的運行；ECT模塊主要是用在速度脈沖采集和傳感器信息采集上，捕捉中斷并計算處理；I/O模塊主要是用于控制激光的發(fā)射和接收，以及接收和輸出各種控制信號。單片機再根據(jù)上舵機PWM值與光點所得到的位置綜合給出下舵機的PWM值。我采用的是增量式 PID 控制算法來實現(xiàn)速度控制。PID 調(diào)節(jié)器是一種線性調(diào)節(jié)器，其框圖如下所示：KpKiKd對象r e u yD(S)_圖 52 PID 控制器原理圖比例調(diào)節(jié)器（P）是一種簡單的調(diào)節(jié)器，式中Kp 為比例系數(shù)，e 為偏差。但積分調(diào)節(jié)器動作過于遲緩，因而在改善靜態(tài)品質(zhì)的同時，往往使調(diào)節(jié)的動態(tài)品質(zhì)變壞，過渡過程時間加長。 經(jīng)過一定的采樣周期離散化后，數(shù)字PID 公式為: 00 )]1()()()([)( ukeTsdjeiskepukj ??????（） 上式為位置型 PID 公式。圖 53 增量式 PID 結(jié)構(gòu)框圖增量式PID算法有以下優(yōu)點如下：(1)、增量算法不需要作累加，控制量增量的確定僅與最近幾次誤差采樣值有關(guān)，計算誤差或計算精度的問題，對控制量的影響較小，而全量算法要用到過去的誤差的積累值，容易產(chǎn)生大的積累誤差。)]2()1(2)[])( ?????kekeKdKipu 對象開 始 系統(tǒng)初始化開啟 ECT 和PIT 中斷 速度記錄SD_sum 自加1進入 ECT 中斷？是否進入 PIT 中斷？讀取 SD_sum值SD_sum 清零是否PID 控制算法結(jié) 束圖 54 速度采集流程圖 方向控制算法在本智能車系統(tǒng)中, 舵機控制最為關(guān)鍵的2個方面是: 提高響應速度和克服舵機的不對稱性 [26]。引入積分項所帶來的好處消除靜態(tài)誤差對智能車的控制來說是不需要的。入口采樣 y(k)x(k)y(k)→e(K)Kp e(k)+Kd [e(k)e(k1)]→u(k)u(k)→u(k1)。在細分的每個模塊中，大部分都涉及有眾多參數(shù)，對這些參數(shù)的確定就需要軟硬件聯(lián)合調(diào)試。采用 CodeWarrior IDE，開發(fā)人員可以得益于采用各種處理器和平臺（從 Motorola 到 TI 到 Intel）間的通用功能性。另外，CodeWarrior IDE 支持開發(fā)人員插入他們所喜愛的工具，使他們可以自由地以希望的方式工作。硬件調(diào)試卡的設計也非常簡單，關(guān)鍵是要滿足好通信時序關(guān)系和電平轉(zhuǎn)換要求。下圖為傳感器模塊實物圖。 直流電機的調(diào)試舵機和傳感電路調(diào)試完成后，將直流電機接入電路，先不將小車放到跑道上，在白紙上稍微將后輪懸空，用黑線在下面移動，用示波器觀測電機兩端的 PWM 信號是否按要求改變，確認無誤后可以拿到跑道上進行試車。在調(diào)試的過程中發(fā)現(xiàn)，速度反饋有時候超過設定最大值，即超過 100%占空比，為此我們分析程序，最后在程序輸出占空比控制電機部分之前，加上一段限制最大、最小占空比的程序，這樣就使電機的轉(zhuǎn)速在規(guī)定的范圍了。我們每個模塊都從最基本的寄存器去學習，然后用BDM編程器去做實驗，從最基本的I/O口的實驗，到電機、舵機PWM占空比實驗，再到后續(xù)的外部中斷和定時器實驗等等，我們都是邊學變做實驗來的。小車從結(jié)構(gòu)上可分為激光采集模塊、核心控制模塊、電機驅(qū)動模塊和速度檢測模塊。通過實際測試確定了速度獲得的方式。參考文獻[1] 蔣新松．機器人學導論[M]．沈陽：遼寧人民出版社，1998.[2] 蔡自興．智能機器人技術(shù)研究與展望[J]．中國人工智能學會智能機器人專業(yè)委員會首屆學術(shù)研討會論文集，2022，15：6671.[3] 王樹國，戰(zhàn)強，陳在禮．智能機器人的現(xiàn)狀與未來[J]．機器人技術(shù)及應用，1998，12：1471.[4] 楊秀春，游林儒．具有路徑記憶功能的智能車控制系統(tǒng)．計算機工程，2022，37(4)：187189.[5] 李磊，葉濤，譚民，陳細軍．移動機器人技術(shù)研究現(xiàn)狀與未來[J]．機器人，2022，24(5)：475480.[6] Darriek Addison．Introduction to robotics technology[J]．Developer works USA ．2022，.[7] 王炎，周大威．移動式服務機器人的發(fā)展現(xiàn)狀及我們的研究[J]．電氣傳動，2022，4：37.[8] 馮建農(nóng)，柳明，吳捷．自主移動機器人智能導航研究進展[J]．機器人，2022，19(6)：468478.[9] 吳廣玉，姜復興．機器人工程導論[M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2022.[10] 石振東，呂科．基于紅外路徑識別的智能車控制系統(tǒng)設計[J]．湖北汽車工業(yè)學院學報，2022，21(3) ：1114.[11] 歐青立，何克忠．室外智能移動機器人的發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)研究[J]．機器人，2022，22(6)：519526.[12] 孫華，陳俊風，吳林．多傳感器信息融合技術(shù)及其在機器人中的應用[J]．傳感器技術(shù)，2022，22(9) ：124149.[13] Ilan Shimshoni．On mobile robot Localization from landmark bearings，Robotics and Automation，IEEE Transactions on，2022，18(6) ： 971976.[14] Stefano Messelodi，．Intelligent extended ?oating car data collection . 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