飞思卡尔智能车 电磁组 技术报告
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第七届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛电磁组技术报告学校:河南理工大学队伍名称:志成队参赛队员:杨宗保黄号凯毛学宇指导教师:张新良摘要本文介绍了基于MC9S12XS128控制器的直立小车的设计方案。
目的是仿照两轮自平衡电动车的行进模式,让车模以两个后轮驱动进行直立行走。
I目录第一章绪论 (7)第二章原理分析 (10)2.1直立行走任务分解 (10)2.2车模平衡控制 (10)2.2车模角度和角速度测量 (15)2.3 车模速度控制 (22)2.4 车模方向控制 (27)2.5车模直立行走控制算法总图 (29)第三章电路设计 (31)3.1 整体电路框图 (31)3.2 XS128介绍与单片机最小系统 (32)3.3 倾角传感器电路 (37)3.4 电机驱动电路 (39)3.5 速度传感器电路 (40)3.6 电磁线检测电路 (41)3.7 电源模块 (43)第四章、机械设计 (43)4.1 车模简化改装 (43)4.2 传感器安装 (46)第五章程序设计 (49)5.1 相关模块初始化 (49)II5.2 软件功能与框架 (54)5.3 主要算法及其实现 (56)5.3.1 算法框图与控制函数关系 (56)5.4 参数整定 (62)5.4.1角度参数整定 (62)5.4.2速度参数整定 (63)5.4.3补偿时间常数整定 (63)III图表索引图1- 1 电磁组规定的C车车模 (7)图1- 2 电磁组车模运行状态 (7)图1- 3 车模控制任务 (8)图1- 4 车模制作调试流程图 (9)图 2- 1保持木棒直立的反馈控制 (11)图 2- 2通过车轮运动保持车模平衡 (11)图 2- 3车模简化成倒立的单摆 (12)图 2- 4普通单摆受力分析 (12)图 2- 5在车轮上的参照系中车模受力分析 (13)图 2- 6 电机在不同电压下的速度变化线 (15)图 2- 7 加速度传感器原理 (16)图 2- 8 MMA7260三轴加速度传感器 (16)图 2- 9 车模运动引起加速度信号波动 (17)图 2- 10 车模运动引起加速度 Z轴信号变化 (18)图 2- 11 角速度传感器及参考放大电路 (19)图 2- 12 角速度积分得到角度 (19)图 2- 13 角速度积分漂移现象 (20)图 2- 14 通过重力加速度来矫正陀螺仪的角度漂移 (20)图 2- 15 角度控制框图 (21)图 2- 16电机速度检测 (22)图 2- 17车模倾角给定 (23)图 2- 18 车模倾角控制分析 (24)图 2- 19车模运动速度控制简化模型 (25)IV图 2- 20 车模角度和速度控制框图 (26)图 2- 21改进后的速度和角度控制方案 (27)图 2- 22检测道路中心电磁线方式 (28)图 2- 23车模方向控制算法 (29)图 2- 24 车模运动控制总框图 (30)图 3- 1直立车模控制电路整体框图 (32)表格1 XS128端口说明 (32)图 3- 2 XS128LQFP封装引脚图 (34)图 3- 3最小系统板(112针脚) (35)图 3- 4系统板与下载器BDM的连接图 (36)图 3- 5 V3.0系统板112原理图 (37)图 3- 6 陀螺仪加速度计模块 (38)图 3- 7 陀螺仪加速度计二合一模块实物图 (38)图 3- 8 电机驱动模块实物图 (39)图 3- 9 电机驱动原理图 (40)图 3- 10速度传感器电路 (41)图 3- 11 LM386引脚图 (42)图 3- 12 LM386典型应用电路 (42)图 3- 13 传感器电路图 (43)图 3- 14 电源模块原理图 (43)图 4- 1 完整的 C型车模底盘 (44)图 4- 2 简化后的 C型车模底盘 (44)图 4- 3 使用热熔胶固定电机支架与车模底盘 (45)图 4- 4 去掉后轮之后的车模底盘 (46)V图 4- 5使用复合胶水固定光电编码盘 (47)图 4- 6固定好的光电码盘和光电检测管 (47)图 4- 7电磁传感器支架 (48)图 4- 8 陀螺仪加速度计安装示意图 (49)图 5- 1 主程序框架 (55)图 5- 2中断服务程序 (55)图 5- 3 算法框图中与控制相关的软件函数 (56)图 5- 4 控制函数调用与参数传递关系 (57)VI7第一章 绪论本次全国大学生智能汽车竞赛电磁组要求采用飞思卡尔半导体公司的 8 位、16 位处理器(单核)作为唯一的微控制器,采用C 型车模。
第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛技术报告学校:队伍名称:参赛队员:带队教师:关于技术报告和研究论文使用授权的说明本人完全了解第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定,即:参赛作品著作权归参赛者本人,比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料,并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。
参赛队员签名:带队教师签名:日期:摘要随着现代科技的飞速发展,人们对智能化的要求已越来越高,而智能化在汽车相关产业上的应用最典型的例子就是汽车电子行业,汽车的电子化程度则被看作是衡量现代汽车水平的重要标志。
同时,汽车生产商推出越来越智能的汽车,来满足各种各样的市场需求。
本文以第六届全国大学生智能车竞赛为背景,主要介绍了智能车控制系统的机械及硬软件结构和开发流程。
机械硬件方面,采用组委会规定的标准 A 车模,以飞思卡尔半导体公司生产的80管脚16 位单片机MC9S12XS128MAA 为控制核心,其他功能模块进行辅助,包括:摄像头数据采集模块、电源管理模块、电机驱动模块、测速模块以及无线调试模块等,来完成智能车的硬件设计。
软件方面,我们在CodeWarrior IDE 开发环境中进行系统编程,使用增量式PD 算法控制舵机,使用位置式PID 算法控制电机,从而达到控制小车自主行驶的目的。
另外文章对滤波去噪算法,黑线提取算法,起止线识别等也进行了介绍。
关键字:智能车摄像头图像处理简单算法闭环控制无线调试第一章引言飞思卡尔公司作为全球最大的汽车电子半导体供应商,一直致力于为汽车电子系统提供全范围应用的单片机、模拟器件和传感器等器件产品和解决方案。
飞思卡尔公司在汽车电子的半导体器件市场拥有领先的地位并不断赢得客户的认可和信任。
其中在8 位、16 位及32 位汽车微控制器的市场占有率居于全球第一。
飞思卡尔公司生产的S12 是一个非常成功的芯片系列,在全球以及中国范围内被广泛应用于各种汽车电子应用中。
第五届飞思卡尔杯全国大学生智能汽车竞赛技 术 报 告学校:华中科技大学队伍名称:华中科技大学五队参赛队员:方华启张江汉诸金良带队教师:何顶新罗惠关于技术报告和研究论文使用授权的说明本人完全了解第五届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定,即:参赛作品著作权归参赛者本人,比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料,并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。
参赛队员签名:带队教师签名:日期:目录第1章引言 (1)1.1 概述 (1)1.2 全文安排 (2)第2章电路设计 (3)2.1 电路系统框图 (3)2.2 电源部分 (4)2.3 电机驱动部分 (5)2.4 电磁传感器 (6)第3章机械设计 (8)3.1 车体结构和主要参数及其调整 (8)3.2 舵机的固定 (10)3.3 传感器的固定 (11)3.4 编码器的固定 (11)第4章软件设计 (12)4.1 程序整体框架 (12)4.2 前台系统 (13)4.3 后台系统 (13)4.4 软件详细设计 (14)第5章调试 (15)第6章全文总结 (16)6.1 智能车主要技术参数 (16)6.2 不足与改进 (16)6.3 致谢与总结 (17)I参考文献 (18)附录A 源代码 (18)II第1章引言第1章引言教育部为了加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养,在已举办全国大学生数学建模、电子设计、机械设计、结构设计等4大竞赛的基础上,委托教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会主办每年一度的全国大学生智能汽车竞赛(教高司函[2005]201号文)[1]。
为响应教育部的号召,本校积极组队参加第五届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛。
从2009 年12 月开始着手进行准备,历时近8 个月,经过设计理念的不断进步,制作精度的不断提高,经历 2 代智能车硬件平台及相关算法的改进,最终设计出一套完整的智能车开发、调试平台。
第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛技术报告学校:队伍名称:参赛队员:带队教师:关于技术报告和研究论文使用授权的说明本人完全了解第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定,即:参赛作品著作权归参赛者本人,比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料,并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。
参赛队员签名:带队教师签名:日期:摘要随着现代科技的飞速发展,人们对智能化的要求已越来越高,而智能化在汽车相关产业上的应用最典型的例子就是汽车电子行业,汽车的电子化程度则被看作是衡量现代汽车水平的重要标志。
同时,汽车生产商推出越来越智能的汽车,来满足各种各样的市场需求。
本文以第六届全国大学生智能车竞赛为背景,主要介绍了智能车控制系统的机械及硬软件结构和开发流程。
机械硬件方面,采用组委会规定的标准 A 车模,以飞思卡尔半导体公司生产的80管脚16 位单片机MC9S12XS128MAA 为控制核心,其他功能模块进行辅助,包括:摄像头数据采集模块、电源管理模块、电机驱动模块、测速模块以及无线调试模块等,来完成智能车的硬件设计。
软件方面,我们在CodeWarrior IDE 开发环境中进行系统编程,使用增量式PD 算法控制舵机,使用位置式PID 算法控制电机,从而达到控制小车自主行驶的目的。
另外文章对滤波去噪算法,黑线提取算法,起止线识别等也进行了介绍。
关键字:智能车摄像头图像处理简单算法闭环控制无线调试第一章引言飞思卡尔公司作为全球最大的汽车电子半导体供应商,一直致力于为汽车电子系统提供全范围应用的单片机、模拟器件和传感器等器件产品和解决方案。
飞思卡尔公司在汽车电子的半导体器件市场拥有领先的地位并不断赢得客户的认可和信任。
其中在8 位、16 位及32 位汽车微控制器的市场占有率居于全球第一。
飞思卡尔公司生产的S12 是一个非常成功的芯片系列,在全球以及中国范围内被广泛应用于各种汽车电子应用中。
飞思卡尔智能车电磁组分区算法介绍写在之前的话:1、⽬前我是⼀名在校学⽣,这也是我第⼀次写博客,不周之处,请多谅解;2、此算法并⾮原创,借鉴⾃⼭东德州学院第⼋届⽩杨队(PS:个⼈看法,对于⼀些⼈把别⼈的开源东西改头换⾯⼀下就说是⾃⼰的原创⾏为⼗分鄙视);3、对于此算法的理解和说明并⾮纸上谈兵,算法已经被我运⽤到了⼩车⽐赛中并取得好的成绩(具体就不多说了,⽐赛时车莫名其妙坏了,⽐赛前调试的速度绝对能进国赛,⽐较遗憾),总之这算法是我尝试过的最好的算法;4、这⼀次所介绍的只是路径算法和⼀些知识普及,后⾯有时间会介绍其余部分算法及许多好的思路(舵机电机控制思路(不只是简单的PID),双车策略);5、希望对于这⽅⾯有涉及的⼈能与我联系并交流或指出不⾜之处。
---------------------------------------------------------------分割线-----------------------------------------------------------------------------⼀、没有这⽅⾯了解的可以看看 飞思卡尔智能车分为三组:摄像头、光电、电磁,我做的是电磁车,三种车队区别在于传感器的不同,所以获得路径信息的⽅法也不⼀样,摄像头和光电识别的是赛道上的⿊线(⽩底赛道),⽽电磁车则是检测埋在赛道下的通⼊100mh电流的漆包线,摄像头和光电采⽤的是摄像头和ccd作为传感器,电磁则是⽤电感放在漆包线周围,则电感上就会产⽣感应电动势,且感应电动势的⼤⼩于通过线圈回路的磁通量成正⽐,⼜因为漆包线周围的磁感应强度不同,因此不同位置的电感的感应电动势就不同,因此就可以去确定电感位置;因此在车⼦前⾯设置了50cm的前瞻,电感布局如下(怎么发不了图⽚):分为两排,前排3个,编号0,1,2(前期还加了两个竖直电感⽤来帮助过直⾓弯,后来改为了⼋字电感);后排2个,编号3,4;现在车⼦获得了不同位置的感应电动势的⼤⼩了,但这些值是不能处理的:1、感应电动势太微弱;2、是模拟信号,信号太微弱就放⼤它;这就涉及到模拟电路的知识了,就不多说了(因为要把这讲完到PCB绘制的篇幅就⾜够写另开⼀号专门写这些⽅⾯来(PS:题外话(我的题外话⽐较多)):放⼤部分外围你设计的再好也抵不过⼀个更好的芯⽚,有两个例⼦,⼀个是我⾃⼰的:之前⽤的是NE5532,但是效果不理想,加了好多什么滤波,补偿,都⽤上,没⽤,软件⾥处理后⾯再说,后来⼀狠⼼换了AD620,感觉像是春天来了,因为它是仪⽤放⼤器,还有就是贵。
第七届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校:德州学院队伍名称:极速终结者参赛队员:卢瑞剑高祥朱振阳带队教师:姚俊红关于技术报告和研究论文授权的使用说明本人完全了解第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛关于保留、使用技术报告和研究论文的规定,即:参赛作品著作权归参赛者本人,比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料,并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。
参赛队员签名:卢瑞剑带队教师签名:姚俊红日期:2012.8.14摘要本文为第七届飞思卡尔智能车电磁组直立车模的设计说明。
本智能车采用大赛组委会统一提供的C型车模,以Freescale 16位单片机MC9S12XS128 作为系统控制处理器,以CodeWarrior IDE 5.0为开发平台。
整个智能车系统的设计与实现包括车模的机械结构调整、传感器电路的设计及位置安装、控制算法和策略优化、系统调试等多个方面。
通过对比不同方案的优缺点,并结仿真平台进行了大量底层和上层测试,最终确定了现有的系统结构和各项控制参数。
系统硬件上包括核心控制模块,电源模块,传感器模块,电机驱动模块,软件设计方案为在深入分析研究大赛组委会给出的直立参考方案后,在一定程度上大胆创新,形成自己独特的方案,从而提高了车模的行驶速度和稳定性。
在智能车调试过程中,使用上位机利用无线通信技术对智能车的状态进行实时监视,有效提高了调试的效率。
实验结果表明,我们的智能车系统设计方案稳定可行,机械结构与控制算法经过长时间的调试均达到优化的状态,本文将详细叙述本智能车控制系统的各个模块的设计原理,设计目标,设计方法与过程,以及其所发挥的作用。
关键字:MC9S12XS128,上位机,无线通信目录摘要 (III)第一章引言 (1)1.1 研究背景................................... 错误!未定义书签。
飞思卡尔智能车总结范本先静下心来看几篇技术报告,可以是几个人一起看,边看边讨论,大致了解智能车制作的过程及所要完成的任务。
看完报告之后,对智能车也有了大概的了解,其实总结起来,要完成的任务也很简单,即输入模块-控制-输出。
(1)输入模块。
各种传感器(光电,电磁,摄像头),原理不同,但功能都一样,都是用来采集赛道的信息。
这里面就包含各种传感器的原理,选用,传感器电路的连接,还有传感器的____、传感器的抗干扰等等需要大家去解决的问题。
(2)控制模块。
传感器得到了我们想要的信息,进行相应的ad转换后,就把它输入到单片机中,单片机负责对信息的处理,如除噪,筛选合适的点等等,然后对不同的赛道信息做出相应的控制,这也是智能车制作过程中最为艰难的过程,要想出一个可行而又高效的算法,确实不是一件容易的事。
这里面就涉及到单片机的知识、c语言知识和一定的控制算法,有时为了更直观地动态控制,还得加入串口发送和接收程序等等。
(3)输出模块。
好的算法,只有通过实验证明才能算是真正的好算法。
经过分析控制,单片机做出了相应的判断,就得把控制信号输出给电机(控制速度)和舵机(控制方向),所以就得对电机和舵机模块进行学习和掌握,还有实现精确有效地控制,又得加入闭环控制,pid算法。
明确了任务后,也有了较为清晰的控制思路,接下来就着手弄懂每一个模块。
虽然看似简单,但实现起来非常得不容易,这里面要求掌握电路的知识,基本的机械硬件结构知识和单片机、编程等计算机知识。
最最困难的是,在做的过程中会遇到很多想得到以及想不到的事情发生,一定得细心地发现问题,并想办法解决这些问题。
兴趣是首要的,除此之外,一定要花充足的时间和精力在上面,毕竟,有付出就会有收获,最后要明确分工和规划好进度。
飞思卡尔智能车总结范本(二)刚进入大学半年,我就有幸参加飞思____智能车比赛。
说实话,刚报名参加这项赛事的时候我只是抱着好奇的心态去参加,可是真的进入了这个团队的时候,我发现这个活动是多么的吸引我,让我顿时在枯燥的学习生活中找到了乐趣。
目录第一章引言 (3)第二章智能汽车整体设计 (4)2.1 导航方案的选取 (4)2.2 系统资源需求与分配 (5)2.3 硬件结构设计 (6)2.3.1 车模结构特点 (6)2.3.1 电路板 (7)2.4 开发流程 (7)2.4.1 编译环境 (7)第三章视频信号采集 (8)3.1 采集分析 (8)3.2 视频ADC及模拟信号部分的处理 (8)第四章智能汽车硬件设计 (11)4.1 机械部分 (11)4.1.1前轮主销后倾角 (11)4.1.2前轮主销内倾角 (12)4.1.3前轮前束 (12)4.1.4底盘高度 (12)4.1.5 舵机的安装 (13)4.2 电路部分 (13)4.2.1 电源模块 (13)4.2.1.1 7.0V一级稳压供电电源 (14)4.2.1.2 舵机供电电源及隔离处理 (14)4.2.1.3 12V升压电路 (15)4.2.2 时钟模块 (16)4.2.3 串口模块 (16)4.2.4 测速模块 (17)4.2.5 CCD选用 (17)4.2.6 电机驱动模块 (18)第五章智能汽车软件设计 (19)5.1 路径识别与黑线提取 (19)5.2图像的二值化 (20)5.3抗干扰处理 (21)5.3.1道内干扰 (21)5.3.2道外干扰 (21)5.4控制算法 (22)5.4.1 与中心位置的偏差计算 (22)5.4.2舵机控制 (22)5.5速度控制 (23)5.5.1 PID控制 (23)5.5.2 BANG-BANG控制 (24)第六章小结与心得 (24)参考文献 (25)附录A:程序源代码 (26)第一章引言“飞思卡尔”智能汽车以飞思卡尔16位微控制 MC9S12XS128作为核心控制单元,电机驱动方案使用优化设计的单桥驱动模式,采用CCD摄像头采集图像循线,实现了通过PD控制算法解决跑道的S型的难题;同时,采用PWM和PD及P技术,控制舵机的转向和电机转速。
飞思卡尔技术报告个人小结(共5篇)第一篇:飞思卡尔技术报告个人小结读技术报告个人小结最近这段时间读了一些关于智能车的技术报告,现在我最大的感觉就是对智能车有了新的较为全面的一些了解,当然这也只是对智能车构造有了一些认识,不再像以前只是知道智能车的存在。
在读技术报告的过程中,我有了自己的收获,同时也了解到了现在自身存在的问题。
首先我想将自己所读技术报告中的一些关键技术做一个简单的总结。
电磁组一.智能车机械结构调整与优化关于智能车前轮定位的调整有以下几个参数。
主销内倾和主销后倾都有使汽车转向自动回正,保持直线行驶的功能。
不同之处是主销内倾的回正与车速无关,主销后倾的回正与车速有关,因此高速时主销后倾回正作用大,低速时主销内倾的回正作用大。
前轮前束的作用是保证汽车的行驶性能,减少轮胎的磨损。
前轮在滚动时,其惯性力自然将轮胎向内偏斜,如果前束适当,轮胎滚动时的偏斜方向就会抵消,轮胎内外侧磨损的现象会减少.关于舵机的安装可以使用站立式。
系统执行一个周期所用的时间为5ms左右,舵机作出响应需要十多毫秒的时间,提高系统反应速度唯一的时间瓶颈是舵机的响应时间。
因此,不断优化舵机控制策略是令智能车平稳高速行驶的有效方法。
在模型车制做过程中,赛车的转向是通过舵机带动左右横拉杆来实现的。
转向舵机的转动速度和功率是一定,要想加快转向机构响应的速度,唯一的办法就是优化舵机的安装位置和其力矩延长杆的长度。
由于功率是速度与力矩乘积的函数,过分追求速度,必然要损失力矩,力矩太小也会造成转向迟钝,因此设计时就要综合考虑转向机构响应速度与舵机力矩之间的关系,通过优化得到一个最佳的转向效果。
经过最后的实际的参数设计计算,最后得出一套可以稳定、高效工作的参数及机构。
为了达到较远前瞻,必须把电感架到较远的位置,会引起车重心特别靠前,后轮正压力不足导致甩尾。
为了使重心后移,可以通过调整传感器支架的搭建方式,使得保证结构稳定的前提下尽量减轻重量。
第三届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校:队伍名称:参赛队员:带队教师:关于技术报告和研究论文使用授权的说明本人完全了解第三届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定,即:参赛作品著作权归参赛者本人,比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料,并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。
参赛队员签名:带队教师签名:日期:目录第一章引言 (1)第二章机械结构部分 (2)2.1 舵机的固定与安装 (2)2.2 前轮的调整 (1)2.3 差速的调整 (1)2.4 整车重心的调整 (1)第三章传感器的选择和布局 (1)3.1 传感器的选择 (1)3.2 电磁感应线圈在磁场中的特性 (2)3.3 传感器布局 (1)3.3.1确定导线位置布局 (1)3.3.2前瞻设计 (1)第四章硬件电路模块 (1)4.1 控制器模块 (1)4.2 路径识别模块 (1)4.2.1感应线圈 (1)4.2.2信号选频放大 (1)4.2.3检波整流 (1)4.3 电源模块 (1)4.4 测速模块 (1)4.5 舵机使能控制电路 (1)4.6 电机驱动模块 (1)4.7 起跑线检测模块 (1)4.8 LCD液晶显示与键盘模块 (2)第五章智能车软件设计 (1)5.1 控制总流程 (1)5.2 导线位置提取 (1)5.3 系统控制算法 (1)5.3.1数字PID控制 (1)5.3.2转向控制算法 (1)5.3.3电机控制算法 (1)第六章开发与调试 (1)第七章智能车技术参数说明 (1)第八章鸣谢 (1)第九章总结 (1)参考文献 (1)附录A 程序代码 (1)第一章引言本智能小车以飞思卡尔16位微控制MC9S12XS128作为唯一的核心控制单元,采用电感线圈和干簧管获取道路信息,通过设计简单的PID速度控制器和简单的PID方向控制器实时调整小车的速度与转角。
电磁组技术总结:总的来说:小车设计应该遵循以下原则:硬件越简单越好,小车越轻越好,牢记机械结构要调好,轮子摩擦力要做足,程序要跟上和考虑小车状况。
经过最终的结论是:小车的机械结构非常重要!!!一、小车的机械结构可以分为以下几方面考虑:1、小车整体的重心:实践证明,小车要达到比较好的平均行驶性能,重心适当靠前!简单的确定方法是:用手踮起连接杆连接柱,如果小车靠前倒则证明重心是向前的。
改造小车重心:可以适当改变电池的摆放位置,可以适当放置细小的东西来加重。
但是最好的方法是在不加重的基础上改造,折中过弯和直道影响。
动态重心:广技师今年的小车做的比较好,尤其是动态调节重心,如图:在过弯时利用舵机来改变重心左右移动,可能会使得小车车盘挨到赛道,增加摩擦力,所以过弯可以很快很稳!!!!但不建议抄杂,要有自己的方法!2、车轮摩擦力问题:轮子摩擦力是越大越好的!新轮胎的摩擦力肯定比旧轮胎的摩擦力要大,但要改造一下:把新轮胎中间的那条凸出的黑条用剪甲钳剪平,使得轮胎整体平齐;还要适当用牙刷或者旧轮胎打磨以下,用牙刷+牙膏刷得5次左右,就可以在比赛中用上了。
以上是经验之谈!当在平时试车的过程中,如果程序正常,发现过弯老是滑出界,一是赛道问题,而是轮胎太旧的问题,这点要注意!3、要适当为小车减肥!车上能减的车部件尽量减,例如尾翼部分。
4、舵机臂长问题:不易过长,一般有3~5cm就可以了,过长摆力会减弱。
以上三点是比较重要的,其它机械结构调整可以参见《智能车底盘与机械结构设计》。
这里不再啰嗦。
二、小车硬件部分:在做电磁组的硬件时主要是传感器和驱动!传感器部分:值得参考的《电磁组车模设计》一文,里面有很详细的电路介绍和策略实现方法!!!1、电磁信号采集:LC振荡原理,出来的是正弦波,然后思路是把正弦波放大,然后整流或者检测峰值(推荐采用峰值检测)!放大电路可以用运放或者官网的推荐电路。
如果采用运放,是可行的,但是成本会比较高电路复杂,而且速度没有三极管快,但是放大可以放到比较大,注意失真问题!-5V电源解决方案:以上电路为一个线性度非常好的小信号放大,仅供参考,但是推荐官网电路,简单明了!另外,官网电路中:建议可调电阻最终用固定电阻代替!因为可调电阻一体积大,二里面结构其实是一个电感,是一个集成滤波器,但这点建议可能夸张了一点!建议后面的R3C4的参数不宜设得太大,会造成一定的延时,0.1uF+(10K<R4<50k).建议三极管+5V这里加滤波电容,最好组合10uF+104(一般而言,只要104+比104大100倍的电容组合滤波,滤波效果就能达到)。
第十届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告摘要本文以第十届全国大学生智能车竞赛为背景,介绍了基于电磁导航的智能赛车控制系统软硬件结构和开发流程。
该系统以Freescale半导体公司32 位单片机MK60DV510ZVLQ100为核心控制器,使用IAR6.3程序编译器,采用LC选频电路作为赛道路径检测装置检测赛道导线激发的电磁波来引导小车行驶,通过增量式编码器检测模型车的实时速度,配合控制器运行PID控制等控制算法调节驱动电机的转速和转向舵机的角度,实现了对模型车运动速度和运动方向的闭环控制。
同时我们使用集成运放对LC选频信号进行了放大,通过单片机内置的AD采样模块获得当前传感器在赛道上的位置信息。
通过配合Visual Scope,Matlab等上位机软件最终确定了现有的系统结构和各项控制参数。
实验结果表明,该系统设计方案可使智能车稳定可靠运行。
关键字:MK60DV510ZVLQ100,PID控制,MATLAB,智能车第十届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告目录第一章引言 (5)第二章系统方案设计 (6)2.1系统总体方案的设计 (6)2.2系统总体方案设计图 (6)电磁传感器模块 (7)控制器模块 (7)电源管理模块 (7)编码器测速模块 (7)舵机驱动模块 (8)起跑线检测模块 (8)人机交互模块 (8)测距模块 (8)第三章机械结构调整与优化 (8)3.1智能车前轮定位的调整 (8)主销后倾角 (9)3.1.2主销内倾角 (9)3.1.3 前轮外倾角 (10)3.1.4 前轮前束 (10)3.2 舵机的安装 (11)3.3编码器安装 (12)3.4车体重心调整 (12)3.5传感器的安装 (13)3.6测距模块的安装 (14)第四章硬件电路设计 (15)4.1单片机最小系统 (15)4.2电源管理模块 (16)4.3电磁传感器模块模块 (17)4.3.1 电磁传感器的原理 (17)4.3.2 信号的检波放大 (18)4.4编码器接口 (19)4.5舵机驱动模块 (20)4.6电机驱动模块 (20)4.7人机交互模块 (21)第五章控制算法设计说明 (22)5.1主要程序流程 (22)5.2赛道信息采集及处理 (23)5.2.1 传感器数据滤波及可靠性处理 (23)5.2.2 位置偏差的获取 (25)5.3 控制算法实现 (27)5.3.1 PID算法原理简介 (27)5.3.2基于位置式PID的方向控制 (31)5.3.3 基于增量式PID和棒棒控制的速度控制 (31)5.3.4 双车距离控制和坡道处理 (33)第六章系统开发与调试 (34)6.1开发环境 (34)6.2上位机显示 (35)6.3车模主要技术参数 (36)第七章存在的问题及总结 (37)7.1 制作成果 (37)7.2问题与思考 (37)7.3不足与改进 (37)参考文献 (38)附录A 部分程序代码 (39)第十届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告第一章引言随着科学技术的不断发展进步,智能控制的应用越来越广泛,几乎渗透到所有领域。
第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告关于技术报告和研究使用授权的说明本人完全了解第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、使用技术报告和研究的规定,即:参赛作品著作权归参赛者本人,比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料,并将相关内容编纂收录在组委会出版集中。
参赛队员签名:带队老师签名:日期:摘要本文介绍了常熟理工学院物电电磁一队电磁车的成果。
智能车的硬件平台采用带MC9S12XS128 处理器,软件平台为CodeWarrior IDE 开发环境,车模采用大赛组委会统一提供的A型车模。
文中介绍了智能车机械结构调整,传感器电路设计,舵机、电机控制算法以及起跑线的检测等。
车模以MC9S12XS128单片机为控制核心,以安装在车体前的工字电感作为循迹传感器,采用干簧管检测起跑线,以欧姆龙编码器检测速度信息。
车模系统的简单工作原理是MC9S12XS128单片机通过AD口采集电感检测的拟量,并通过算法处理,然后返回值用于舵机控制,根据编码器返回值进行电机的闭环控制。
通过串口,借用蓝牙等工具进行舵机PD参数,电机PID的调节,以及整定传感器参数的整合处理。
关键字:智能车、电机PID控制、舵机PD控制、电磁寻线目录引言智能车辆是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统,它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术,是典型的高新技术综合体。
目前对智能车辆的研究主要致力于提高汽车的安全性、舒适性,以及提供优良的人车交互界面。
近年来,智能车辆己经成为世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力,很多发达国家都将其纳入到各自重点发展的当中。
在本文中,我们详细介绍了基于电磁传感器智能车系统。
详细介绍车体机械结构的调整,传感器电路的设计,舵机控制算法,电机控制算法。
在做车的整个过程中,培养了我们团队合作能力,动手的能力,创新的能力,对我们今后的学习积极的影响。
飞思卡尔智能车光电组技术报告报告目录目录1第一章方案设计11、1系统总体方案的选定11、2系统总体方案的设计11、3 小结1第二章智能汽车机械结构调整与优化22、1智能汽车车体机械建模22、2 智能汽车传感器的安装32、2、1速度传感器的安装32、2、2 线形CCD的安装42、2、3车模倾角传感器52、3重心高度调整52、3、1 电路板的安装52、3、2 电池安放52、4 其他机械结构的调整52、5 小结6第三章智能汽车硬件电路设计73、1主控板设计73、1、1电源管理模块73、1、2 电机驱动模块83、1、3 接口模块143、2智能汽车传感器153、2、1 线性CCD传感器153、2、2 陀螺仪153、2、3 加速度传感器163、2、3 编码器173、3 键盘,数码管183、4液晶屏203、5 小结20第四章智能汽车控制软件设计214、1线性CCD传感器路径精确识别技术214、1、1新型传感器路径识别状态分析224、1、2 线性CCD传感器路径识别算法234、2弯道的处理244、2、1弯道策略分析244、3 对速度的闭环控制244、4障碍的处理264、5小结26第五章开发工具、制作、安装、调试过程275、1 开发工具275、2 调试过程27第六章模型车主要参数296、1 智能汽车外形参数296、2 智能汽车技术参数29结论30参考文献32第一章方案设计本章主要介绍智能汽车系统总体方案的选定和总体设计思路,在后面的章节中将整个系统分为机械结构、控制模块、控制算法等三部分对智能汽车控制系统进行深入的介绍和分析。
1、1系统总体方案的选定本届智能汽车大赛光电组比赛对传感器有着严格的规定,用到了线性ccd,但是由于需要镜头成像,所以会带来成像失真,静电干扰严重等问题。
由于平衡车的特殊性,车身在循迹前进的过程中,必须保持车身的平衡。
根据最基本保持车身平衡的基本原理,我们需要知道车身当前的角度和角速度。
因此在保持车身平衡方面,我们确定以加速度计作为角度传感器,陀螺仪作为角速度传感器。