【正文】 2940 5V穩(wěn)壓原理圖圖33 LM2587 12V穩(wěn)壓原理圖，高電源電壓抑制比，高速射頻，線性調(diào)節(jié)的低壓穩(wěn)壓芯片。這里我們采用74AC161超高頻計(jì)數(shù)器，對(duì)PCLK信號(hào)進(jìn)行分頻。電機(jī)驅(qū)動(dòng)板為一個(gè)由分立元件制作的直流電動(dòng)機(jī)可逆雙極型橋式驅(qū)動(dòng)器，其功率元件由四支N溝道功率MOSFET管組成，額定工作電流可以輕易達(dá)到100A以上，大大提高了電動(dòng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。在智能車的轉(zhuǎn)向和速度控制方面，我們使用了魯棒性很好的經(jīng)典PID控制算法，配合使用理論計(jì)算和實(shí)際參數(shù)補(bǔ)償?shù)霓k法，使智能車能夠穩(wěn)定快速尋線。 圖44 算法流程圖 處理后得到的黑線中心如圖45和圖46所示。其思想很簡(jiǎn)單。我們調(diào)節(jié)路徑的方法是在慢速勻速情況下調(diào)出一套較為切彎的PD系數(shù)，慢慢的提高勻速的速度。PID控制器是一種線性控制器，它根據(jù)給定值與實(shí)際輸出值構(gòu)成控制偏差。位置式PID中，由于計(jì)算機(jī)輸出的u (k) 直接去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如閥門(mén))，u(k)的值和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置(如閥門(mén)開(kāi)度)是一一對(duì)應(yīng)的，所以通常稱公式(2)為位置式PID控制算法。此外，當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)生故障時(shí)，由于輸出通道或執(zhí)行裝置具有信號(hào)的鎖存作用，故能保持原值。為了編程方便，可以將公式(6)寫(xiě)成如下形式： (7)式中， 。將前饋控制引入到智能車的控制中，能夠提高舵機(jī)和伺服電機(jī)的反應(yīng)速度，改善智能車系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。取得的實(shí)際效果在彎道較多、直道較短的賽道上，車子轉(zhuǎn)彎流暢，直道也能基本保持直線加速，車身左右抖動(dòng)較小。通過(guò)整定系數(shù)使小車速度快速收斂，從而達(dá)到我們所設(shè)定的期望速度，其最終目的是為了更好地進(jìn)行決策。最終，我們采用了對(duì)圖像進(jìn)行校正之后，對(duì)圖像35行到最遠(yuǎn)處的數(shù)據(jù)進(jìn)行積分，并且對(duì)每一行的積分值進(jìn)行了歸一化處理的方法。然而，僅僅只用黑線位置作為決策輸入量也是有其局限性的，一方面是車在從彎道入直道時(shí)加速和從直道入彎道時(shí)減速達(dá)不到最好的控制效果，彎道入直道加速不夠快速，直道入彎道減速的時(shí)機(jī)不夠及時(shí)。然而在校賽中發(fā)現(xiàn)一方面由于路徑識(shí)別分的過(guò)于精確，一方面控制層過(guò)于依賴路徑識(shí)別，從而使小車的魯棒性變差。我們?cè)O(shè)計(jì)的智能車系統(tǒng)采用CMOS攝像頭采集賽道信息，分析處理之后用來(lái)編寫(xiě)黑線識(shí)別及控制算法。SPI模式允許簡(jiǎn)單通用的SPI通道接口，這種模式相對(duì)于SD模式的不足之處是降低了速度。(4) 支持用于寫(xiě)操作的寫(xiě)保護(hù)切換。在這套算法中，我們結(jié)合賽道信息調(diào)整車速，做到直道加速、彎道減速，保證在最短時(shí)間內(nèi)跑完全程。extern u8 left_len，right_len，LeftEnd，RightEnd，LeftStart，RightStart，StartFind，sp_len_max，EZH_temp[10][240]。extern float Ktemp，k。u32 sector1=1024。 float kk=Lastk*1000。i180。 } else { Straight_sign=1。 SDpic[187]=(u8)(LeftStart)。 SDpic[194]=(u8)(sp_len_max)。}// asm(nop)。//全部初始化 toggle_switch()。 EZH_next()。 //if(sp_len_max==255) //sp_len_max=0。 //uart_putchar (UART1，0xfe)。 //uart_putchar (UART1，0x05)。 // if(straight0) // straight=straight。 //Uart_Speed_Expection()。 //uart_putchar (UART1，(u8)straight)。 // Track_SP_RL_len()。 ////TURN()。 EnableInterrupts。 //uart_putchar (UART1，sp_len_max)。 //uart_putchar (UART1，0x02)。 //SDpic_Write()。 //uart_putchar (UART1，TrackState)。 // uart_putchar (UART1，(u8)straight)。 start_delay_count=60。 // if( straight_temp0) //{ // straight_temp=straight_temp。 //uart_putchar (UART1，flagLine)。 //center_line_get()。 while(1) { if(sendflag) { EnableInterrupts。 DisableInterrupts。 //SDpic[195]=(u8)(SpeedGet/10)。 SDpic[189]=(u8)(RightStart)。 if(kk0)K_sign=1。 SDpic[180]=(u8)(turn/10)。i60。//撥碼開(kāi)關(guān) C6C13；//25 行 50cm 10行 100cm 3行 150cmu8 infraredstate=0。//extern u8 state[8]，sp_len_max。extern u8 Chioce，ContinuousFlag，flagLine。參考文獻(xiàn)參 考 文 獻(xiàn)[1] 學(xué)做智能車: 挑戰(zhàn) 飛思卡爾 杯[M]. 北京航空航天大學(xué)出版社， 2007.[2] 王宜懷，吳瑾，蔣銀珍，嵌入式系統(tǒng)原理與實(shí)踐ARM CortexM4 Kinetis微控制器. 電子工業(yè)出版社，2012.[3] 蔡述庭，飛思卡爾被智能汽車競(jìng)賽設(shè)計(jì)與實(shí)踐基于S12XS和Kinetis K10. 北京航空航天大學(xué)出版社，2012.[4] 陶永華. 新型 PID 控制及其應(yīng)用[J]. 工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置， 1998 (1): 5762.[5] 劉金琨. 先進(jìn) PID 控制 MATLAB 仿真[M]. 電子工業(yè)出版社， 2004.[6] 張軍．AVR單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)典型實(shí)例．北京：中國(guó)電力出版社，2005.[7] 王曉明．電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制 [M] ．北京：北京航空航天大學(xué)出版社. 2002.[8] 臧杰，閻巖．汽車構(gòu)造[M] ．北京．機(jī)械工業(yè)出版社．2005.[9] 安鵬，馬偉．S12單片機(jī)模塊應(yīng)用及程序調(diào)試[J] ．電子產(chǎn)品世界．2006．第211期． 162163.[10] 張文春．汽車?yán)碚揫M]．北京．機(jī)械工業(yè)出版社．2005.[11] 童詩(shī)白，華成英．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) [M] ．北京: 高等教育出版社，2001.[12] 閻石．?dāng)?shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) [M] ．北京: 高等教育出版社，2000.[13] 譚浩強(qiáng)著．C程序設(shè)計(jì)．北京：清華大學(xué)出版社，2003．[14] 尹勇．Protel DXP電路設(shè)計(jì)入門(mén)與進(jìn)階 [M] ．北京: 科學(xué)出版社，2004.[15] Park ，Bien Z，Hwang . A study on the robustness of a PID type iterative learning controller against initial state error [J]. Int. J. Syst. Sci. 1999， 30(1) ，102～135.[16] 殷劍宏，吳開(kāi)亞．圖論及其算法 [M] ．中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2003.[17] 夏克儉．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法 [M] ．北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 2001.[18] 尹怡欣，陶永華．新型PID控制及其應(yīng)用．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998年.[19] 李太福．基于在線參數(shù)自整定的模糊PID伺服控制系統(tǒng)[J] ．交流伺服系統(tǒng)，2005，4：203～215．[20] 仲志丹，張洛平，張青霞．PID 調(diào)節(jié)器參數(shù)自尋優(yōu)控制在運(yùn)動(dòng)伺服中的應(yīng)用[J] ．洛陽(yáng)工學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，21（1）：57～60.附錄：源程序代碼附錄：程序源代碼include volatile unsigned char sendflag。SD模塊的硬件電路采用江蘇大學(xué)王宜懷老師在介紹K60 SDHC模塊時(shí)的電路，如圖55所示。SDHC模塊支持多種類型的卡，包括SD卡、MMC卡和CEATA等。我們?cè)贚abview環(huán)境下開(kāi)發(fā)了一套基于PC機(jī)平臺(tái)的圖像顯示與處理程序，可完成賽道顯示及相關(guān)參數(shù)的實(shí)時(shí)反饋，運(yùn)行界面如圖51所示。第五章 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及調(diào)試第五章 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及調(diào)試程序開(kāi)放在IAR Embedded Workbench IDE下進(jìn)行，Embedded Workbench for ARM是IAR Systems公司為ARM微處理器開(kāi)發(fā)的一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(下面簡(jiǎn)稱IAR EWARM)。另一方面是沒(méi)有考慮到實(shí)際比賽中長(zhǎng)直道急速?zèng)_刺的情況，賽前在程序中人為設(shè)定直線速度不夠靈活不夠合理，所以我們?cè)诔绦蛑懈鶕?jù)賽道狀態(tài)動(dòng)態(tài)提高了直線速度，使車能夠在長(zhǎng)直道上充分發(fā)揮潛能。當(dāng)然僅僅做出如此改動(dòng)還是不夠的，我們采用了動(dòng)態(tài)積分區(qū)域的方法，即積分區(qū)域的中心即為本幅圖像的黑線位置，這樣做的好處在于，增加了速度與轉(zhuǎn)角之間的耦合度，使速度決策更為提前?？紤]到B車模加減速的滯后性，在決策層上做到提前的預(yù)判以及和舵機(jī)控制的高耦合度就顯得尤為重要了。在從彎道到直道的過(guò)程中，由于小車尋賽道本質(zhì)上是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)，積分項(xiàng)在彎道累積的偏差錯(cuò)誤地加在直道的跟蹤上，造成在進(jìn)入直道時(shí)轉(zhuǎn)向不夠準(zhǔn)確，跑直道時(shí)雖然能跟蹤黑線，但是轉(zhuǎn)向調(diào)整往往超調(diào)，導(dǎo)致車身在直道上左右震蕩，這種震蕩嚴(yán)重影響了車的整體速度。PID參數(shù)的整定方法有兩大類：一是理論計(jì)算整定法。實(shí)驗(yàn)表明，不完全微分有效克服了智能車的偏差干擾給速度控制帶來(lái)的不良影響，具有較好的控制效果?？刂圃隽俊鱱(k)的確定僅與最近k次的采樣值有關(guān)，所以較容易通過(guò)加權(quán)處理而獲得比較好的控制效果。因而產(chǎn)生了增量式PID 控制的控制算法，所謂增量式PID 是指數(shù)字控制器的輸出只是控制量的增量△u(k)。圖410 PID控制器原理框圖在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，使用的是數(shù)字PID控制器，控制規(guī)律為： (1) (2)式中k采樣序號(hào)，k = 0，1，2…； r(k)第k次給定值；c(k)第k次實(shí)際輸出值； u(k) 第k次輸出控制量；e(k) 第k次偏差； e(k1) 第k1次偏差；KP比例系數(shù)； TI積分時(shí)間常數(shù)；TD微分時(shí)間常數(shù)； T采樣周期。此時(shí)獲得了這套轉(zhuǎn)向參數(shù)的可用速度范圍，在此基礎(chǔ)上添加變速程序，以起到穩(wěn)定并且高速的效果。在獲得偏差前要先標(biāo)定賽道邊沿，我們將車放在直道上，標(biāo)定出標(biāo)準(zhǔn)的左右邊線。(2)特殊賽道一般彎曲程度較小，每行的寬度近似等于直道上標(biāo)定出來(lái)的寬度。因此，在軟件上必