【正文】 四年的風風雨雨，我們一同走過，充滿著關(guān)愛，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。本次畢業(yè)設(shè)計是對我大學四年學習下來最好的檢驗。盡我所知，除文中已經(jīng)特別注明引用的內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。目前智能車的車速設(shè)計仍然存在很大的不足，例如智能車在過彎道的時候速度較小，在復雜道路上還不能穩(wěn)定運行。（1）Kd =，KP=，Ki=Kd較小時，系統(tǒng)的超調(diào)量較大，瞬時響應(yīng)較慢，調(diào)節(jié)時間較長。最終試驗得到最合適的PID參數(shù)。 智能車停車或突然加速時，小車的實際速度會比設(shè)定速度大很多。由于計算機控制是一種采樣控制，它不能像模擬控制那樣連續(xù)輸出控制量進行連續(xù)控制，而只能根據(jù)采樣時刻的偏差計算控制量，數(shù)字PID控制需要將微分項和積分項進行離散化處理。 經(jīng)典PID控制介紹在工程實際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。圖310 光電編碼器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 通過光電編碼器測量出智能車的車速，在軟件中編寫速度控制程序，通過改變PWM波的占空比來調(diào)節(jié)車速。圖38 H橋電機驅(qū)動電路當Q1管和Q4管導通時，電流就從電源正極經(jīng)過Q1管從左至右流過電機，再由Q4流回到電源負極，此時電機將順指針轉(zhuǎn)動。實際設(shè)計的DCDC升壓電路如下圖35所示，升壓得到的12V電壓作為電機驅(qū)動電路的電源，該升壓電路采用大電流升壓控制，輸出電流能滿足電機所需的電流要求。MC34063是一單片雙極型線性集成電路，用于直流直流變換器控制部分。Stop: 執(zhí)行CPU stop指令，停止所有時鐘和振蕩器，以此將芯片放在全靜態(tài)模式。 16bit CPU 216。好的硬件電路設(shè)計能夠減輕很多控制算法上的負擔。外傾角越正，智能車過彎道時受到的摩擦力就越小，過彎道時就越平穩(wěn)。由于轉(zhuǎn)向橫拉桿和車橋的約束使車輪不可能向外滾開，車輪將在地面上出現(xiàn)滾邊向內(nèi)滑移的現(xiàn)象，從而增加了輪胎的磨損。“飛思卡爾杯”智能汽車競賽賽道用專用的白色KT基板制作，賽道兩邊有黑線。通過設(shè)計及調(diào)整智能車的機械結(jié)構(gòu)和硬件電路圖，編寫控制系統(tǒng)C語言程序，對電機轉(zhuǎn)速和舵機轉(zhuǎn)角分別采用用增量式PID控制算法和位置式PD控制算法，從而實現(xiàn)對智能車的速度控制。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 Path recognition。汽車在直線行駛時左右兩個驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速是相同的，由于在轉(zhuǎn)彎時兩邊車輪的行駛距離不相等，因此兩邊車輪的轉(zhuǎn)速也不相等。圖25 前輪傾角示意從車頭望向車尾，若輪胎上端向外傾斜即左右輪呈V形，稱之為正外傾角；若輪胎呈八字形張開則稱之為負外傾角。舵機的轉(zhuǎn)角精度直接影響到智能車是否能準確的按賽道路線行駛。利用Altium designer Summer軟件畫出電路原理圖和PCB板圖。 4個獨立的中斷通道，分別對應(yīng)Rx, Tx, error 和 wake_up 216。該模式比full STOP模式產(chǎn)生更多電流,但是喚醒時間很明顯縮短。 工作振蕩頻率從100HZ到100KHZ216。利用一個穩(wěn)壓電路專門用于舵機SD5供電，另一個5V穩(wěn)壓電路則用于給液晶、藍牙、撥碼開關(guān)等其他外設(shè)及芯片的供電。具體的H橋電機驅(qū)動電路如圖39所示。 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。圖43 PID控制器原理框架圖單位反饋e代表理想輸入與實際輸出的偏差，將偏差信號e送入控制器，控制器算出偏差信號e的微分值和積分值，將計算出來的微分值和積分值與原來的誤差信號e進行線性組合，得到輸出量u。此控制器輸出的控制量的增量Δu(k)與采樣周期、比例系數(shù)、積分時間常數(shù)和微分時間常數(shù)有關(guān)。當小車位于直道時，將舵機擺正；當小車位于彎道時，彎道的曲率越大則舵機的轉(zhuǎn)角擺角越大，利用圖像的加權(quán)平均偏差與圖像中心之差作為控制量。圖55 KP適中時速度變化曲線（3）KP=，Ki=，Kd =KP的值較大時，系統(tǒng)具有很快的響應(yīng)速度，但超調(diào)量大，穩(wěn)態(tài)誤差較小，但容易產(chǎn)生震蕩，使系統(tǒng)不穩(wěn)定。在KP、Ki值不變的情況下，改變Kd的大小Kd主要影響系統(tǒng)的超調(diào)量，控制系統(tǒng)產(chǎn)生超前的修正信號使智能車能夠順利的通過彎道。我的畢業(yè)設(shè)計從選題、收集資料、開題、立論到撰寫的整個過程，潘浩老師都給予了悉心指導，并且提出了很多寶貴的意見。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計（論文）不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。郭謙功老師淵博的知識、嚴謹?shù)淖黠L和誨人不倦的態(tài)度給我留下了深刻的印象。他無論在理論上還是在實踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對于我以后的工作和學習都有一種巨大的幫助，感謝他耐心的輔導。四年的大學生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要劃上句號，心中是無盡的難舍與眷戀。本人愿意按照學校要求提交學位論文的印刷本和電子版，同意學校保存學位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復制手段保存設(shè)計（論文）；同意學校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計（論文）的部分或全部內(nèi)容，允許他人依法合理使用。謝謝你們不僅教會了我扎實的專業(yè)知識，更多的是讓我形成了對待學習、對待生活的態(tài)度?？偨Y(jié)整個速度控制系統(tǒng)的設(shè)計過程，在往屆技術(shù)報告的基礎(chǔ)上，設(shè)計了智能車的電機驅(qū)動電路、主控制電路；改進了智能車在彎道行駛時的速度優(yōu)化，并且添加了直道加速、過彎減速的速度控制算法，還采用了專業(yè)上位機與藍牙相結(jié)合對智能車車速進行調(diào)試。圖57 Ki較小時速度變化曲線（2）Ki=，KP=，Kd =Ki較大時，系統(tǒng)的響應(yīng)速度明顯變快，超調(diào)量很大，消除穩(wěn)態(tài)誤差的能力較強。當給定速度發(fā)生跳變時，車速由小變大，則控制電機的PWM波占空比也發(fā)生向上的脈沖式跳變，這會使得實際車速能夠在短時間內(nèi)跟上給定速度，并且實際速度在短時間內(nèi)會有很大的超調(diào)。電機控制主要是提高電機的調(diào)速的準確性和快速性，則在選用調(diào)節(jié)器參數(shù)時，選取較大的比例參數(shù)P，由于積分參數(shù)對于車速控制有慣性，積分參數(shù)I過大將會導致智能車運行不穩(wěn)定，所以選擇非常小的積分參數(shù)I 。積分控制能夠消除穩(wěn)態(tài)誤差，當系統(tǒng)存在偏差時，積分控制作用會不斷積累，經(jīng)過足夠長的時間后，積分控制能夠完全消除系統(tǒng)誤差。其主要包括集成開發(fā)環(huán)境IDE、全芯片仿真、處理器專家、項目工程管理、可視化參數(shù)顯示工具、C交叉編譯器、專家生成系統(tǒng)、鏈接器、匯編器以及調(diào)試器。檢測測速的方法有很多種，例如用測速發(fā)動機、反射式光電檢測、透射式光電檢測等。智能車采用了540電機，該電機的工作電壓為12V。充電和放電時電流都是恒定的，振蕩器的振蕩頻率僅僅由外接定時電容的容量決定。 電源管理模塊穩(wěn)定的電源對于一個控制系統(tǒng)而言至關(guān)重要，電源的穩(wěn)定性關(guān)系到系統(tǒng)能否正常工作。 8位八通道/16位4通道 216。MC9S12系列串行接口豐富，時鐘發(fā)生器模塊內(nèi)設(shè)有鎖相環(huán)PLL。連桿的作用力越大，反應(yīng)就越靈敏，舵機的轉(zhuǎn)向速度就越快；當轉(zhuǎn)矩一定時，連桿越長，作用力就越小，因而連桿不能太長。（3）后輪外傾智能車的穩(wěn)定性和抓地力與后輪外傾角有關(guān)，通過調(diào)整后懸掛長柄萬向節(jié)上的拉桿的長度來改變后輪的外傾角；也可通過改變后懸掛長柄萬向節(jié)車身一端的固定位置來獲得不同的外傾角。 車輪定位智能車在正常行駛過程中，為了使汽車直線行駛穩(wěn)定，轉(zhuǎn)向輕便，轉(zhuǎn)向后能自動回正，減少輪胎和轉(zhuǎn)向系零件的磨損等，在轉(zhuǎn)向輪、轉(zhuǎn)向節(jié)和前軸之間形成一定的相對安裝位置，叫這輪定位，其主要參數(shù)有：前輪前束、前輪外傾、后輪外傾。采用飛思卡爾公司16位單片機9S12XSMAA作為核心控制器，控制系統(tǒng)包括傳感器信號采集處理、電機驅(qū)動、轉(zhuǎn)向舵機控制以及控制算法軟件開發(fā)等。作者簽名： 日期： 年 月 日學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。“飛思卡爾杯”智能汽車是以自動導航技術(shù)、汽車電子技術(shù)為背景，涉及自動控制、計算機、機械等多個學科。行星齒輪的公轉(zhuǎn)加自身的自轉(zhuǎn)將導致右側(cè)半軸齒輪會在差速器殼體轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)上增速，因此右側(cè)車輪比左側(cè)車輪轉(zhuǎn)得快，從而實現(xiàn)智能車順利通過左彎道。在實際過程中，智能車一般采用正外傾角，主要目的是使承載車輛車輪磨損均勻。轉(zhuǎn)向在智能車的行駛過程中是至關(guān)重要的，連桿的設(shè)計直接關(guān)系到智能車的轉(zhuǎn)向靈敏度。MC9S12系列采用Motorola第三代Flash，容量為32KB到512KB，具備在線編程能力以及保密機制，不需要外加編程電壓，典型的HC12總線速率為8MHz，而MC9S12內(nèi)部總線速率最高可以達到25MHz，即40ns的最小指令周期。 8個PWM通道：周期和占空比系數(shù)可編程控制216。為了減少功耗，所有外設(shè)可以分別停止其本地時鐘。圖34 MC34063的電路原理圖振蕩器通過恒流源對外接在CT 管腳(3腳)上的定時電容不斷地充電和放電以產(chǎn)生振蕩波形。更換直流電機的電流方向，可以控制直流電機的轉(zhuǎn)動方向。使用測速模塊后，可以實現(xiàn)對車模速度的閉環(huán)反饋PID控制，就可以消除上述因素對智能車運行所帶來的不利影響，是智能車運行時更加穩(wěn)定。本系統(tǒng)在軟件開發(fā)過程中使用的是CodeWarrior 。的相角超前，能在偏差信號變化不是很大之前引入一個有效超前修正信號，從而減少系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間。 智能車的速度控制通過光電編碼器測量當前車速，通過閉環(huán)負反饋控制系統(tǒng)來控制車速。[11]圖51 上位機界面圖52 車速由小變大由圖5