【正文】 主銷內(nèi)傾角的大小 ,由于過大的內(nèi)傾角也會增大轉(zhuǎn)向阻力 ,增加輪胎磨損 ,所以在調(diào)整時可以近似調(diào)整為 0176。如果賽道比較滑 ,可以將這個角度再調(diào)節(jié)的大一些。 ,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”。反之 ,角度越小前輪自動回正的作用就越弱。 主銷內(nèi)傾角 主銷內(nèi)傾角是指在橫向平面內(nèi)主銷軸線與地面垂直線之間的夾角 ,它的作用也是使前輪自動回正。 模型車通過增減黃色墊片的數(shù)量來改變主銷后傾角的 ,由于競賽所用的轉(zhuǎn)向舵機力矩不大 ,過大的主銷后傾角會使轉(zhuǎn)向變得沉重 ,轉(zhuǎn)彎反應(yīng)遲滯 ,所以設(shè)置為 0176。通常主銷后傾角值設(shè)定在 1176。它在車輛轉(zhuǎn)彎時會產(chǎn)生與車輪偏轉(zhuǎn)方向相反的回正力矩 ,使車輪自動恢復(fù)到原來的中間位置上。后輪定位可保證轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性 ,定位是由主銷內(nèi)傾、主銷后傾、前輪外傾和前輪前束四個因素決定的。由于采用 CMOS 攝像頭式布置結(jié)構(gòu) ,為保證車模高速行駛時的穩(wěn)定性并降低重心 ,將底盤離地間隙設(shè)為最低 9mm。墊片有 1mm 和 2mm 兩種規(guī)格。微控制板與大功率驅(qū)動板放在了一起 ,以減小電路板體積 ,達(dá)到減輕重量的效果。選用輕質(zhì)碳素合金支桿安裝攝像頭 。重心位置是影響側(cè)翻的最關(guān)鍵的因素 ,所以設(shè)計中應(yīng)盡量降低智能車的重心。要想提高賽車的平均速度 ,必須提高其加速和制動性能 ,在驅(qū)動力一定的情況下 ,盡量減輕車體的重量是必要的 ,我們將電路板體積做到了最小 ,在雙面板情況下集成度做到了最高 。第七章總結(jié)了整個制作過程中的創(chuàng)新點和不足之處 ,提出了下屆備賽過程的努力方向。第五章介紹 仿真和調(diào)試的方法。第三章說明賽車系統(tǒng)的硬件設(shè)計實現(xiàn)。 圖 智能車整體結(jié)構(gòu)布局 文章結(jié)構(gòu) 技術(shù)報告分七個章節(jié) :第一章節(jié)主要是對模型車設(shè)計制作的主要思路以及實現(xiàn)的技術(shù)方案概要說明 ,提出技術(shù)報告的行文框架。盡可能的降低了攝像頭高度 。選用輕質(zhì)單板 CMOS 攝像頭 。 賽車結(jié)構(gòu)設(shè)計 關(guān)于賽車的整體結(jié)構(gòu)布局 (如圖 所示 ),我們主要思路是 :減輕車體重量 ,電路板模塊化處理 ,盡量降低并合理調(diào)整車體重心 。飛思卡爾 K60 系列的 32位單片機是系統(tǒng)的控制器。 CMOS 攝像頭采集的賽道圖像信息、光電編碼器采集到的車體運行速度是反饋控制系統(tǒng)的輸入量。本技術(shù)報告將詳細(xì)介紹我們?yōu)榈诎藢谩帮w思卡爾”杯全國大學(xué)生智能汽車競賽而準(zhǔn)備的智能車系統(tǒng)方案。歷時 11 個月時間 ,經(jīng)歷了機械構(gòu)造、硬件方案、算法思路的不斷創(chuàng)新 ,這些創(chuàng)新體現(xiàn)在設(shè)計理念上 ,也貫穿賽車制作過程的始終。通過比賽促進(jìn)了高等學(xué)校素質(zhì)教育 ,培養(yǎng)大學(xué)生的綜合知識運用能力、基本工程實踐能力和創(chuàng)新意識 ,激發(fā) 大學(xué)生從事科學(xué)研究與探索的興趣和潛能 ,倡導(dǎo)理論聯(lián)系實際、求真務(wù)實的學(xué)風(fēng)和團(tuán)隊協(xié)作的人文精神 ,為優(yōu)秀人才的脫穎而出創(chuàng)造條件。該競賽是涵蓋了控制、模式識別、傳感技術(shù)、電子、電氣、計算機、機械及車輛工程等多個學(xué)科的科技創(chuàng)意性比賽。飛思卡爾智能車競賽攝像頭組比亞迪金牛座技術(shù)報告 第八屆“飛思卡爾”杯全國大學(xué)生 智能汽車競賽 技 術(shù) 報 告關(guān)于技術(shù)報告和研究論文使用授權(quán)的說明 本人完全了解第八屆“飛思卡爾”杯全國大學(xué)生智能汽車競賽有關(guān)保留、使用技術(shù)報告和研究論文的規(guī)定 ,即 :參賽作品著作權(quán)歸參賽者本人 ,比賽組委會和飛思卡爾半導(dǎo)體公司可以在相關(guān)主頁上收錄并公開參賽作品的設(shè)計方案、技術(shù)報告以及參賽模型車的視頻、圖像資料 ,并將相關(guān)內(nèi)容編纂收錄在組委會出版論文集中。 參賽隊 員簽名 : 帶隊教師簽名 : 日 期 : 目錄 第一章 引言 1 背景介紹 1 賽車整體設(shè)計思路 1 文章結(jié)構(gòu) 2 第二章 機械結(jié)構(gòu)調(diào)整 3 整體思路 3 底盤調(diào)整 3 后輪定位調(diào)整 3 主銷后傾角 4 主銷內(nèi)傾角 4 車輪外傾角 4 舵機安裝 5 舵機延時分析 5 舵機的安裝與控制延時解決辦法 7 攝像頭支架的設(shè)計安裝 9 電路板安裝 9 第三章 硬件設(shè)計 11 總體方 案 11 電源模塊 11 傳感器模塊 13 攝像頭的選擇 13 編碼器測速模塊 13 主控模塊 14 電機驅(qū)動模塊 14 第四章 軟件設(shè)計 16 黑線的提取和圖像中心的計算 16 原始圖像的特點及校正 16 黑線的提取和中心的計算 17 方向控制方案 19 分類進(jìn)行方向控制算法 20 直道的方向控制算法 20 大彎的方向控制算法 20 急彎的方向控制算法 21 “大 S 型”道的方向控制算法 21 “ 小 S 型”道的方向控制算法 21 起跑線的方向控制算法 22 速度控制方案 22 速度控制的重要性 22 速度控制的算法設(shè)計 23 棒 棒控制算法 25 棒 棒控制算法簡介 25 棒 棒控制算法用于該賽車系統(tǒng) 25 棒 棒控制與 PID 控制兩種方法結(jié)合的必要性 25 PID 控制算法 26 PID 控制算法簡介 26 數(shù)字 PID 控制算法 27 經(jīng)典 PID 算法實現(xiàn)速度的控制 29 經(jīng)典 PID 算法實現(xiàn)速度控制的計算機仿真 29 經(jīng)典 PID 算法實現(xiàn)速度控制的具體實現(xiàn) 30 PID 參數(shù)調(diào)節(jié) 30 控制系統(tǒng)實時性能分析 31 第五章 仿真與調(diào)試 32 調(diào)試階段 32 攝像頭調(diào)試 32 軟件系統(tǒng)調(diào)試 32 第六章 賽車具體參數(shù) 34 第七章 總結(jié)與展望 35 總結(jié) 35 展望 36 致 謝 37 參考文獻(xiàn) 38 程序附錄 39 引言 背景介紹 全國大學(xué)生智能汽 車競賽是在統(tǒng)一汽車模型平臺上 ,使用飛思卡爾半導(dǎo)體公司的 8 位、 16 位、 32 位微控制器作為核心控制模塊 ,通過增加傳感器、電機驅(qū)動、編寫相應(yīng)軟件以及裝配模型車 ,制作一個能夠自主識別道路的模型汽車 ,按照規(guī)定路線行進(jìn) ,以完成時間最短者為優(yōu)勝。 全國大學(xué)生智能汽車競賽已經(jīng)成功舉辦了七屆 ,比賽規(guī)模不斷擴(kuò)大、比賽成績不斷提高。 [1] 從 20202 年 9 月開始 ,我們就開始著手準(zhǔn)備這項賽事。由于這些創(chuàng)新 ,賽車各方面綜合性能得到提升 ,并且獲得了良好的賽場表現(xiàn)。 賽車整體設(shè)計思路 控制 系統(tǒng)設(shè)計 智能車系統(tǒng)是一個相對復(fù)雜的反饋系統(tǒng)。執(zhí)行器 (直流電機和伺服舵機 )以及模型賽車構(gòu)成反饋系統(tǒng)的裝置。在智能車系統(tǒng)的搭建到賽車快速、穩(wěn)定地按照賽道行駛的整個過程中 ,反饋原理是我們分析問題和解決問題的基本原理。為此 ,我們將電路板體積做到了最小 ,在雙面板情況下集成度做到了最高 。選用輕質(zhì)碳素合金支桿安裝攝像頭 。微控制板與大功率驅(qū)動板分開安裝。第二章介紹了賽車機械改造的總體思路 ,并詳細(xì)說明了機械結(jié)構(gòu)調(diào)整情況。第四章說明方向控制和速度控制算法設(shè)計。第六章是賽車的具體參數(shù)。 機械結(jié)構(gòu)調(diào)整 整體思路 關(guān)于賽車機械結(jié)構(gòu)的調(diào)整 ,我們主要從以下兩個個方面考慮 : ① 車體重量 :比賽規(guī)則規(guī)定 ,智能車的驅(qū)動電機和傳動機構(gòu)不允許更改 ,意味著賽車的最大驅(qū)動力是一定的。 ②重心安排 :導(dǎo)引線彎道的最小半 徑為 米 ,要使得智能車能在彎道上高速通過 ,必須防止側(cè)滑和側(cè)翻 ,尤其是側(cè)翻。為此 ,傳感器選用輕質(zhì) CMOS 攝像頭 。盡可能的降低了攝像頭高度 。 底盤調(diào)整 在獨立懸架下擺臂與底板之間可以通過增減墊片來調(diào)整底盤離地間隙。一片墊片不加 ,車前部離地間隙為 9mm,故離地間隙的調(diào)整范圍為 9~12mm。 后輪定位調(diào)整 調(diào)試中發(fā)現(xiàn) ,在賽車過彎時 ,轉(zhuǎn)向舵機的負(fù)載會因為車輪轉(zhuǎn)向角度的增大而增大。 主銷后傾角 主銷后傾角是指在縱向平面內(nèi)主銷軸線與地面垂直線之間的夾角。所以 ,主銷后傾角越大 ,車速越高 ,前輪自動回正的能力 就越強 ,但是過大的回正力矩會使車輛轉(zhuǎn)向沉重。到 3176。 ,以便增加其轉(zhuǎn)向的靈活性。角度越大前輪自動回正的作用就越強 ,但轉(zhuǎn)向時也就越費力 ,輪胎磨損增大 。通常汽車的主銷內(nèi)傾角不大于 8176。在實際的調(diào)整中 ,只要將角度調(diào)整為 5 度左右就會對于過彎性能有明顯的改善。在實際制作中 ,這個角度調(diào)節(jié)為 8 度左右。 ~3176。 車輪外傾角 車輪外傾角是指通過車輪中心的汽車橫向平面與車輪平面的交線與地面垂線之間的夾角 ,對汽 車的轉(zhuǎn)向性能有直接影響 ,它的作用是提高前輪的轉(zhuǎn)向安全性和轉(zhuǎn)向操縱的輕便性。如果車輪垂直地面一旦滿載就易產(chǎn)生變形 ,可能引 起車輪上部向內(nèi)傾側(cè) ,導(dǎo)致車輪聯(lián)接件損壞。左右 ,以減少承載軸承負(fù)荷 ,增加零件使用壽命 ,提高汽車的安全性能。由于競賽中模型主要用于競速 ,所以要求盡量減輕重