【正文】 變化情況，發(fā)現在電機加減速時LM2940將出現將近1V的壓降。從其主要特點上看：線性電源技術很成熟，制作成本較低，可以達到很高的穩(wěn)定度，波紋也很小，而且沒有開關電源具有的干擾與噪音，開關電源效率高、損耗小、可以降壓也可以升壓，但是交流紋波稍大些。其中可靠性是硬件設計中的重中之重，小車的功能實現完全是建立在硬件電路穩(wěn)定發(fā)揮作用的基礎之上的，在設計中我們充分考慮了EMC，盡量避免在主控電路下走高速信號，在對單片機供電的電路中使用了二級穩(wěn)壓的方法，以增強其穩(wěn)定性。三、緊固螺絲：在智能車對于緊固程度要求不高的地方，如電路板固定螺絲，傳感器定位螺絲等，采用尼龍材質的螺絲；在車底盤等高度較低的地方采用模型車原配螺絲；在安裝外設的時候，盡量采用規(guī)格合適的螺絲釘。智能車的重心應該越低越好，降低地盤時實現重心下降的較為直接的方式。圖29 阿克曼轉角為了保持車體尋跡具有較好的前瞻性，并且固定方法簡單、輕巧并具有一定的剛度，我們最終選擇了直徑1cm碳纖維管，把線性CCD放在了車體較前的位置，撐出高度340mm，兼顧了線性CCD的高度要求與整車的重心高度要求，圖210和圖211為CCD傳感器支架的安裝實物圖。由于舵機輸出角速度恒定不變，故力臂越長的話其臂端的線速度就越大，則車模的轉向速度就越大，但同時也會帶來一個問題，就是轉向力量變小，甚至可能導致小車在轉向時不能提供足夠的力進行轉向。主銷前傾角調節(jié)示意圖如圖24所示：經調整后的導向輪效果如圖25所示。這時，車輪因受到地面的阻力，總是被主銷拖著前進。調節(jié)合適的前輪前束在轉向時有利過彎，還能提高減速性。 (3) 傳動裝置：由于C車模使用的是電子差速，差速效果由后輪兩個電機的出力決定，差速效果最終由算法決定。本文先從總體上介紹了智能車的設計思想和方案選擇，然后分別從機械、硬件、軟件等方面的設計進行論述，重點介紹了硬件電路的設計和路徑識別的算法，接著描述了智能車的制作及調試過程，其中包含我們在制作和調試過程中遇到的問題及其解決方法，并列出了模型車的主要技術參數。智能車技術依托于智能控制，前景廣闊且發(fā)展迅速。本文設計的智能車系統(tǒng)以K60微控制器為核心控制單元，通過TSL1401線性CCD檢測賽道信息，使用模擬比較器對圖像進行硬件二值化，提取黑色引導線，用于賽道識別；通過光電編碼器檢測模型車的實時速度，使用PID控制算法調節(jié)驅動電機的轉速和轉向舵機的角度，實現了對模型車運動速度和運動方向的閉環(huán)控制，并進行了大量硬件與軟件測試。大賽為智能車領域培養(yǎng)了大量后備人才，為大學生提供了一個充分展示想象力和創(chuàng)造力的舞臺，吸引著越來越多來自不同專業(yè)的大學生參與其中。圖21 車模整體結構對于車模的機械調整，我們的入手方面為：(1) 整車重量：由于大賽使用統(tǒng)一的電池和電動機及傳動齒輪，并不允許使用升壓電路對電機進行升壓，故車模的輸出功率是一定的，這也意味著更輕的車模質量將使車模擁有更為優(yōu)良的加減速性能，不僅如此，車模的轉向靈活性也會有較大的提高，所以，我們采用了碳素桿作為攝像頭支架，并拆除了車體上一些不必要的部件以減少車體重量。如果賽道比較滑，可以將這個角度再調節(jié)的大一些。根據我們小車的實際情況，我們選擇了較小的前束。本車模的實際主銷后傾角大概在1520度左右。圖26 主電路板的安裝舵機以前安裝位置位于車體的中心，如圖28所示，這種安裝方式會大大減少小車本來就狹小的車體空間并且其安裝高度太低，在這種長度的力臂下舵機輸出的力將遠遠大于小車轉向時所需要的力從而造成了舵機力量輸出的浪費。舵機安裝如圖27。重心的高度是影響智能車穩(wěn)定性的因素之一。二、車體構件高度調整：在智能車改裝過程中，我們一直把重心作為考慮因素之一。我們非常重視對小車機械結構的改進，經過大量的理論研究和實踐，我們將線性ＣＣＤ桿安裝在車模的前半部分，以達到合適的前瞻；為了較好的調節(jié)四輪質量分布，在搭小車的過程中，我們盡量對稱安裝各部件，每一個環(huán)節(jié)都是建立在合理的四輪定位基礎之上；為了使轉向力與速度平衡，轉向舵機采用立式安裝方式。保證系統(tǒng)硬件電路可靠運行。在實際制作過程中，曾選用過LM29405，但當電機啟動，小車猛然加速或制動時，會出現小車沖出跑道的情況因為小車程序中加了起跑延時，而在小車沖出跑道后并沒有過一段時間再啟動，故排除了單片機復位的可能性，我們懷疑是CCD供電問題。對于單片機來說，ccd分辨率不是越高越好。我們最初使用的是IGBT，MOSFET驅動專用光耦TLP250與IRF3205搭建H橋來進行對RS540電機的驅動，如圖37。 LM2940是一個低壓差穩(wěn)壓器，旨在提供一個典型的500mV的壓差電流高達1A的輸出電壓最大1V。我們設計的智能車系統(tǒng)采用CCD進行賽道識別，圖像采集及校正處理就成了整個軟件的核心內容。在車輛進彎時，需要對三個參數進行設定：切彎路徑、轉向角度、入彎速度。簡單而言，我們會采取入彎減速，出彎加速的方案，這樣理論上可以減少過彎時耗費的時間。相對于其他的控制方式，在成熟性和可操作性上都有著很大的優(yōu)勢。比例作用大，可以加快調節(jié)，減少誤差，但是過大的比例，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。在微分時間選擇合適情況下，可以減少超調，減少調節(jié)時間。在整定時，先置微分時間為零，在第二步整定基礎上增大，同樣地相應改變比例系數和微分時間，逐步試湊以獲得滿意的調節(jié)效果和控制參數。我們開發(fā)了用于監(jiān)測智能汽車實時狀態(tài)的實時監(jiān)測系統(tǒng)，大大提高了調試效率。最終形成了比較成熟的版本。 //前一個誤差 float Kp,Ki,Kd。 //像素點unsigned char Average。 //速度值}。 //降速標志unsigned char static lostflag=0。 //棒棒閾值float static Dat_P=,Dat_I=,Dat_D=。 //電機D A=。 //最低速度 bangbangset=10。 //電機D A=。 //最低速度 bangbangset=10。 //電機D A=。 //最低速度 bangbangset=10。 //掃描左起點 unsigned char static CoordinateRight=65。 //歷史數組 unsigned char static Distance。i) //左邊黑線掃描 { if(CompareA[i]230) { =i。 if(37) { lostleft=1。amp。 if(100) { =+25。 HistoryData[7]=HistoryData[6]。 //記錄歷史數組 HistoryDataL[9]=HistoryDataL[8]。 HistoryDataL[1]=HistoryDataL[0]。 HistoryDataR[3]=HistoryDataR[2]。amp。 50 amp。 blockdelayflag=15。 } /********************************************************/ } flagleft=0。 } = 。amp。 } else { //beep_PutVal(1)。 break。 ShowMotorSpeed()。 //設置參數 /********************發(fā)送數據至上位機***************/ /*j++。 if() { = needforspeed+Pc*(unsigned char)(abs( )/Pj)。 } } if(slowflag==1 || stopflag=2)//減速 { x++。 } else if(slowflag==2)//右 { Motor1_1_PutVal(0)。 } else //正常行車 { Motor1_1_PutVal(1)。 } else { =254。 //上上次偏差 = Speed 。}/************************程序匯合傳送門****************/void TheMainFunctionToRun(void){ CcdSamplingFunction()。 LED1_PutVal(1)。}/************************串口通訊協(xié)議*********************/void SendPixel1(void){ [0] = 2。}/************************************藍牙控制**************************************/void ReadUartBlock(void){ word p。 } /**************************** B *****************************/ if(BaQi[0]==0XA5) if(BaQi[1]==0X5A) if(BaQi[2]==0X04) if(BaQi[3]==0XB3) if(BaQi[4]==0XB7) if(BaQi[5]==0XAA) { B=B+1 。 }}64。 } if(BaQi[0]==0XA5) if(BaQi[1]==0X5A) if(BaQi[2]==0X04) if(BaQi[3]==0XB4) if(BaQi[4]==0XB8) if(BaQi[5]==0XAA) { B=B1。 //CcdUart_RecvBlock(BaQi,6,amp。 [130] = ~2。 LED3_PutVal(1)。 LcdInitialize()。 } else { =254。 //記錄上上次偏差 Historyerror1_1=。 Motor1_SetRatio8(255PidRealize_M1())。 Motor1_SetRatio8(80)。 Motor2_1_PutVal(1)。 if(highspeed) { =highspeed。 for(i=0。 //CCD1采集 //ImageCapture1()。 } else flagleft=0。 }}/********************MAIN電機控制算法 變量：灰度數組1***********************/void BlackCaptureCar(unsigned char *CompareA){ unsigned char flagleft=0。 //beep_PutVal(0)。 //LcdWriteNum(1,20,)。/**************************舵機控制******************************/ = B+A**。 if(60) { if(blockflag) =*()。 74 amp。amp。 HistoryDataR[1]=HistoryDataR[0]。 HistoryDataR[9]=HistoryDataR[8]。 HistoryDataL[7]=HistoryDataL[6]。 HistoryData[5]=HistoryData[4]。 //線性補線 }/******************************正常處理*********************************/ else { =(+)/2。 CoordinateRight = 61。 /*************************全部丟線*********************************/ if(lostleft amp。 } } for(i=CoordinateRight。 unsigned char stati