北京科技大学
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第十一届“恩智浦”杯全国大学生 智能汽车竞赛
技 术 报 告
学 校:北京科技大学
队伍名称:北京科技大学创意组
参赛队员:刘庆旭、王昊、李新乐
高伟晋、张硕
带队教师:杨珏、孟宇
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。智能车技术依托于智能控制,前景广阔且发展迅速。目前,掌握着汽车工业关键技术的发达国家已经开发了许多智能车的实验平台和商品化的车辆辅助驾驶系统。有研究认为智能汽车作为一种全新的汽车概念和汽车产品,在不久的将来会成为汽车生产和汽车市场的主流产品。 在智能硬件、工业4.0革命兴起的同时,节能环保也受到人们越来越多的关注。我们所设计制作的创意组智能车,在A车模的基础上做了改进,中间安放两个铜轮从铝膜上取电,编码器检测电机转速,利用线圈实现智能车对赛道信息的感知,进而控制车身姿态,实现车模沿赛道稳定的行驶。 本技术报告主要包括机械系统、硬件系统、软件系统等,详尽地阐述了我们的设计方案,具体表现在硬件电路的创新设计以及控制算法的独特想法。智能车的制作过程包含着我们的团结协作、坚持不懈、辛勤努力,这份报告凝聚了我们的智慧与汗水,是我们团队共同努力的成果。 在准备比赛的过程中,我们小组成员认真学习控制、传感器技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科,几个月来的经历,培养了我们电路设计、软件编程、系统调试等方面的能力,锻炼了我们知识融合、实践动手的能力,最重要的是锻炼了我们的心志,面对困难,大家团结一致不退缩,一定会解决问题的,这些对我们今后的学习工作都有着重大的实际意义。
- 3 - 目录
引言 ...................................................................................................... - 1 -
目录 ...................................................................................................... - 3 -
第一章 方案设计 ................................................................................. - 6 - 1.1系统总体方案的设计 ........................................................................ - 6 - 1.2系统总体方案设计图 ........................................................................ - 7 -
第二章 机械系统设计及实现 ............................................................... - 8 - 2.1车模设计与搭建 ................................................................................ - 8 - 2.2车模整体布局 .................................................................................... - 8 - 2.3智能车前轮定位的调整 .................................................................... - 9 - 2.3.1主销后倾角 ............................................................................ - 9 - 2.3.2主销内倾角 .......................................................................... - 10 - 2.3.3车轮外倾角 .......................................................................... - 10 - 2.3.4 前轮前束 ............................................................................. - 11 - 2.4智能车转向机构调整优化 .............................................................. - 11 - 2.5智能车重心位置的调整 .................................................................. - 13 - 2.6其他机械结构的调整 ...................................................................... - 13 -
第三章 电路设计说明 ........................................................................ - 14 - 3.1 主控板和驱动板的硬件设计 ......................................................... - 14 - 3.1.1 电源管理模块 ..................................................................... - 14 - 3.1.2 电机驱动模块 ..................................................................... - 14 -
- 4 - 3.1.3 数模转换模块 ..................................................................... - 15 - 3.1.4 单片机及其他电路部分设计 ............................................. - 16 - 3.2 智能车传感器模块设计 ................................................................. - 19 - 3.2.1金属传感器的原理 .............................................................. - 19 - 3.3、智能车存取电部分 ....................................................................... - 23 -
第四章 智能车控制软件设计说明 ...................................................... - 26 - 4.1底层初始化 ...................................................................................... - 26 - 4.2传感器采集处理算法 ...................................................................... - 26 - 4.3寻线行驶算法实现 .......................................................................... - 28 - 4.3.1定位算法 .............................................................................. - 28 - 4.3.2基于模糊控制的方向控制 .................................................. - 28 - 4.3.3基于增量式PID的速度控制 .............................................. - 28 - 4.4弯道策略分析 .................................................................................. - 30 -
第五章 开发工具、制作、安装、调试过程说明 ................................ - 32 - 5.1 开发工具 ......................................................................................... - 32 - 5.2 调试过程 ......................................................................................... - 32 - 5.2.1上位机调试系统 .................................................................. - 32 - 5.2.2控制算法的参数整定 .......................................................... - 33 - 5.3 整车机械方面的调整 ..................................................................... - 33 -
第六章 模型车的主要技术参数说明 .................................................. - 34 -
结 论 ................................................................................................. - 37 -
参考文献 ............................................................................................. - 39 -
- 5 - 附录 程序源代码 ....................................................................................... I