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无人驾驶电动车转向差速控制的研究作者：梁聪冀建宇来源：《科技风》2017年第17期摘要：无人驾驶电动车在转向过程中，转向电机提供驱动力驱动车轮转向，取消了传统的机械差速器，通过控制内外驱动车轮轮毂电机达到差速的目的。
ECU根据规划的行驶路径及Ackermann转向模型基于外侧车轮转速确定内侧车轮转速并通过CAN总线传递给MCU，MCU通过模糊PID控制算法控制轮毂电机转速。
分析结果证明，该电子差速器可有效达到轮间差速的目的。
关键词：无人驾驶电动车；转向差速控制汽车的普及给人们的生活带来了便利，但同时由于疲劳驾驶、酒驾导致的交通事故也给人们带来极大的安全隐患，无人驾驶智能车的出现可以有效的解决这个问题。
目前无人驾驶汽车不仅在环境建模方面存在缺陷，同时控制水平也需要提高。
本文提出一种基于Ackermann转向模型的电子差速器从而提高无人驾驶汽车转向时的稳定性。
1 Ackermann转向模型本文研究的无人驾驶电动车转向工况主要是低速转向，因而两驱动轮理想转速的确定基于Ackermann转向模型。
车辆低速转向时的模型如图1所示，两前轮为转向轮，两后轮为驱动轮。
δ为前轮转向角；Vr1、Vrr分别为左后轮、右后轮转速；d为两后轮轮距；O为前后轮转向中心；r为车轮半径；2 电机转速控制方案设计2.1 模糊PID控制算法传统的PID算法虽然具有很好的控制稳定性，但是同时存在不能随控制变量的变化改变其控制参数从而存在一定的不足，采用模糊PID控制算法可以根据输入控制器的电机转速差的大小及其变化率的大小实时调整PID控制参数的大小，从而达到更好的控制效果。
2.2 MCU硬件单片机采用STM32F103ZET6（图2），单片机主频72MHZ，2个16bit增强型定时器，2个16bit基本定时器，1个CAN2.0，3个12bit的16 通道的AD，2个12bit的DA。
2.3 软件系统的设计软件系统共分为4部分：单片机的初始化、实际转速的测量及目标转速的接收、模糊PID 算法、PWM脉宽调制。
基于智能车的后轮双电机差速的研究与应用刘刚【摘要】针对飞思卡尔智能车竞赛的C型车模,前轮舵机转向,后轮双电机差速,用电控方式对此车模后轮的双电机进行差速控制,满足Ackermann转向原理,在原差速转向基础上进行了改进,并提出了一种阿克曼式差速PID公式,也给出一套对差速参数的整定方案,使双电机差速应用简单化,让电动智能汽车转向性能得到较大的提高.【期刊名称】《电子制作》【年(卷),期】2015(000)013【总页数】2页(P88-89)【关键词】双电机驱动;智能车;阿克曼式差速PID;电子差速【作者】刘刚【作者单位】安徽工业大学电气与信息工程学院【正文语种】中文在车速极低，且不考虑汽车质心侧偏、横摆角，以及路面情况变化和侧风等情况下，可以参考阿克曼（Ackerman)转向几何学原理，如图1。
可以看到汽车在转弯时，内、外侧后轮行驶距离不同，而两者行驶时间却相同，因此两者时间存在差速问题。
图1 阿克曼转向几何图2 MOS管驱动电路传统汽车使用机械差速器来完成差速，机械差速器的基本运动规律是：无论转弯或直行，两侧驱动车轮的转速之和始终等于差速器壳转速的2倍。
常用的对称式锥齿轮差速器，其内摩擦力矩很小，实际上可以认为无论左右驱动轮转速是否相等，两边扭矩总是平均分配，这样的分配比例对于车辆在良好路面上直行或转弯时，其运行状态都是满意的，但并不可人为自由调节达到最佳状态。
最近几年，世界各地都在研究电动汽车，而在电动汽车中，由于使用两台电机直接驱动后轮，不用安装机械差速器，但是在转弯时面临着差速问题。
因此如何解决电动汽车转弯时的差速问题，成为电动汽车发展的关键问题。
本文以智能车比赛C车模为基础，搭建双电机驱动，用kinetic系列单片机控制，让电子差速在理论与实践中的应用恰到好处。
1 双电机驱动电路的设计差速需要在低速与高速的不同行驶环境下才能看到效果，因此为了满足车速要求，所选驱动必须能承受大电流用以驱动不同的车速变化和正反转变化。
基于霍尔元件的自行车速度感应器设计随着居民生活水平的不断提高，自行车不再仅仅是普通的运输、代步的工具，而是成为人们娱乐、休闲、锻炼的首选。
自行车的速度里程表能够满足人们最基本的需求，让人们能清楚地知道当前的速度、里程等物理量。
本论文主要阐述一种基于霍尔元件的自行车的速度里程表的设计。
以AT89C52单片机为核心，A44E霍尔传感器测转数，实现对自行车里程/速度的测量统计，采用24C02实现在系统掉电的时候保存里程信息，并能将自行车的里程数及速度用LED实时显示。
文章详细介绍了自行车的速度里程表的硬件电路和软件设计。
硬件部分利用霍尔元件将自行车每转一圈的脉冲数传入单片机系统，然后单片机系统将信号经过处理送显示。
软件部分用汇编语言进行编程，采用模块化设计思想。
该系统硬件电路简单，子程序具有通用性，完全符合设计要求。
关键词：里程/速度；霍尔元件；单片机；LED显示ABSTRACTWith the developing of people 'lisfe, the bicycle is not only the universal tool of transportation and substitute for walking, but becomes the first choice of entertainment and exercising. The bicycle mileage/speed can fulfill the basic need of people ' s life, so that they can learn the speed and the mileage of the bicycle. In this paper, the bicycle mileage/speed design based on the Hall element is elaborated. By AT89C52 as kernel, using A44E Hall element to measure revolution, the measure and statistic are achieved. The range information is saved by24C02 when the power is off, the bicycle speed can be displayed on LED. In this article, the hardware circuit and software design of bicycle mileage/speed instrument are introduced in detail. About the hardware, the pulse number is transmitted of one cycle of the bicycle into Single Chip Microcomputer system. Then the signal processed by Single Chip Microcomputer system is sent to display scream. About the software, in assemble language; the program is designed in the mode of modules. The system has simple hardware, common sub-program, and meets the demand of design.KEY WORDS: Mileage / speed; Hall element; Single chip microcomputer; LED1绪言 (1)1.1课题背景 (1)1.2课题的主要任务及内容 (1)2自行车的速度里程表总体方案设计 (2)2.1任务分析与实现 (2)2.2自行车的速度里程表硬件方案设计 (2)2.3自行车的速度里程表软件方案设计 (4)3自行车的速度里程表硬件电路设计 (5)3.1概述3.2传感器及其测量系统 (5)3.2.1 霍尔传感器的测量原理 (5)3.2.2集成开关型霍尔传感器 (6)3.3单片机的原理及应用 (7)3.3.1单片机原理简介 (7)3.3.2单片机的引脚功能介绍................ 错误！未定义书签3.3.3单片机中断系统介绍.................. 错误！未定义书签3.3.4单片机定时/计数功能介绍 ............... 错误！未定义书签3.4其他器件的介绍..................... 错误！未定义书签3.4.1存储器的介绍..................... 错误！未定义书签3.4.2 74LS74芯片的介绍................ 错误！未定义书签3.4.3 74LS244芯片的介绍................ 错误！未定义书签3.5单片机外围电路的设计................. 错误！未定义书签3.5.1时钟电路的设计.................. 错误！未定义书签3.5.2 复位电路的设计.................. 错误！未定义书签3.5.3显示电路的设计................... 错误！未定义书签3.5.4报警电路的设计.................. 错误！未定义书签4自行车的速度里程表软件程序设计.............. 错误！未定义书签4.1概述.......................... 错误！未定义书签4.2自行车的速度里程表总体程序设计............. 错误！未定义书签4.3中断子程序的设计..................... 错误！未定义书签4.4数据处理子程序的设计.................. 错误！未定义书签4.5显示子程序的设计..................... 错误！未定义书签5系统调试与分析....................... 错误！未定义书签5.1系统仿真调试..................... 错误！未定义书签5.2调试故障及原因分析................... 错误！未定义书签6结论与展望......................... 错误！未定义书签6.1结论.......................... 错误！未定义书签6.2展望.......................... 错误！未定义书签致谢............................. 错误！未定义书签参考文献........................... 错误！未定义书签附录............................. 错误！未定义书签1.1课题背景自行车被发明及使用到现在已有两百多年的历史，这两百年间人类在不断的尝试与研发过程中，将玩具式的木马车转换到今日各式新颖休闲运动自行车，自行车发展的目的也从最早的交通代步的工具转换成休闲娱乐运动的用途。
四轮毂电机电动车的电子差速控制方法作者：杨濛李睿智金家林来源：《科技风》2017年第21期摘要：通常四轮独立驱动的电动汽车电子差速系统都是基于转矩分配进行的，本文提出了一种通过对各轮速进行转速分配的电子差速系统，利用Ackermann-Jeantand转向模型，实时计算电子差速过程中随着转角角度以及车辆速度变化的各个车轮的所需转速，并分析了转向时转向轮之间的转矩分配问题。
在carsim联合matlab仿真中通过多种车辆工况仿真实验验证了所提出的算法的实用性以及可行性，仿真结果表明，整车系统动态性能良好，电子差速控制策略可以满足四轮独立驱动电动汽车的行驶要求。
关键词：电动车；轮毂电机；电子差速；控制方法随着能源短缺的危机和环境污染的日益严重，燃油车正逐渐被新能源汽车替代，电动汽车的出现可以解决上述问题，并且已经得到了广泛的关注，在电动汽车中，对于电机驱动控制系统，大部分电动车采用驱动电机与差速器相连再带动车轮的方式，通过电机驱动机械差速器来使得内外车轮的速度差实现差速。
而独立轮驱动的电动汽车会根据不同的方向转角来分配给内外侧车轮不同的驱动力矩来实现车辆的差速算法，但这种算法并不能减小车辆的转角半径而且车辆的滑移率也不能得到很好的控制。
本文提出了一种电子差速算法。
电子差速即通过车辆在不同转角以及车速的情况下，计算所需要的各轮轮速，然后经过对电机的转速控制，从而实现车辆的差速算法。
1 电子差速方法电子差速的方法是通过驾驶者输入的转角信号和油门信号传入控制器，再由控制器根据当前整车状态值计算出各轮所需转速，然后通过通信等方式分配给各轮控制器，再由各轮控制器根据所给定的轮速对电机做出调速，从而实现车辆的顺利转弯。
1.1 转向原理四輪电子差速需要对4个轮毂电机同时进行速度控制和差速计算，是一个复杂的控制系统。
其中包括方向盘转角传感器、霍尔传感器、电机控制器、4个轮毂电机。
电子差速转向系统根据当前状态实时调整电机转速。
基于霍尔传感器的测速系统设计【摘要】本论文介绍了霍尔传感器的原理，对霍尔传感器进行了深入研究，对霍尔传感器在测速中的实际运用进行了详细的分析，并对霍尔传感器测速系统进行了设计。
此系统以单片机为控制核心，通过霍尔传感器准确及时收集车方位信号和车轮转速等信息，实现了简单的加减速功能的基础上，还实现了汽车的测速功能、调速功能。
【关键词】霍尔传感器;测速;单片机1.研究背景与研究内容传感器，实际上是一种能量转换器，从外部接收被测量信息，并根据一定的法则，其他测量的或必要的形式的信息被转换成输出。
伴随着科学技术的发展，传感器技术在速度的测量领域上有很大的引用。
霍尔传感器是以霍尔效应为基础的，它是将被测量转变成电动势然后进行输出的传感器。
但是霍尔传感器的被测量的信息转换成电动势的效率很低、温度对传感器的影响大、要求转换精度较高，所以使用温度补偿来来弥补这些缺点是很有必要的。
本文进行了以下控制部分采用单片机来实现操作，汽车轮胎和车的转速是由霍尔传感器采集的信号，当信号变化时，可随时调整脉冲宽度调制控制电机和位置信号，本系统的实现简单，加速和减速功能的基础上，还完成了电动汽车速度、速度等。
1.1 传感器的组成传感器的类型有很多，这些传感器的作用是将各种非电输入量信号转变为电信号，其中非电输入量如光线、湿度、温度、位移、流量、重量、压力、电磁场等在自己控制的系统中就是利用了传感器把当前工作的环境转变成了电信号。
传感器一般由敏感元件、转换元件、测量电路以及辅助电源组成。
1.2霍尔传感器的原理准备金属或半导体元件的薄片;在这些薄片的两边进行通电，产生的电流记为I，在垂直于金属的方向添加磁感应强度为B的磁场，那么，在垂直于电流和磁场的方向上（即霍尔输出端之间），就会产生电动势，电动势记为UH。
我们把这种现象称为霍尔效应。
UH=RHIB/d，式中：RH—霍尔常数，m3.C-1;控制电流，A;B-- 磁感应强度，T;霍尔效应传感器是一种基于霍尔效应原理的组件。
基于轮毂电机的电动车电子差速转向控制系统的研究的开题报告一、选题背景及意义随着环保意识的不断增强，电动车以其零排放、节能环保的特点成为现代车辆的重要形式。
然而在电动车的运行中，差速控制是一个重要的问题。
由于电动车的驱动方式不同于传统的内燃机驱动，电动车驱动单元多采用轮毂电机的形式，相较传统驱动模式的不同点在于直接利用轮胎与发动机之间的摩擦力来驱动轮胎。
同时在运行过程中，频繁的转向操作导致轮胎损耗、制动增强，这一问题需要进行差速控制。
因此，电动车电子差速转向控制系统的研究具有重要意义，能够提高电动车的安全性和稳定性，也进一步推动了电动车技术的发展和应用。
二、研究内容和方法本文旨在设计一种基于轮毂电机的电动车电子差速转向控制系统，研究方案如下：1. 确立电动车电子差速转向控制系统的原理框架，建立理论模型。
2. 结合轮毂电机的特点，设计合适的控制策略，实现差速控制和转向控制。
3. 建立控制系统仿真模型，优化控制算法，对模型进行验证和分析。
4. 建立实验样机，通过测试数据进行结果分析和验证。
5. 对研究结果进行总结和讨论，探讨电动车电子差速转向控制系统在未来发展的方向和应用。
三、研究预期成果本研究预期达到以下预期成果：1. 建立基于轮毂电机的电动车电子差速转向控制系统模型，深入探究差速控制和转向控制。
2. 针对电动车电子差速转向控制系统的特点，提出全新的控制策略，实现优异的差速控制和转向控制性能。
3. 通过仿真模型和实验样机对电子差速转向控制系统进行验证和性能测试，实现系统的实际应用。
4. 对研究成果进行探究和总结，探讨电动车电子差速转向控制系统在未来发展方向。
四、可行性分析本研究采用基于轮毂电机的电动车电子差速转向控制系统，基于已有的理论和技术，具有可行性和可实现性。
目前轮毂电机技术取得了较大的进步，能够满足较高的性能需求，而在控制算法方面，基于神经网络、PID控制等已经有较为成熟的应用。
同时，现有的差速控制、转向控制等相关技术研究已经为本研究提供了技术保障。
霍尔转速传感器测速研究一、引言随着现代工业的不断发展，各种自动化生产设备不断涌现，其中就包括了不少需要进行高精度测速的装置。
测速为控制设备转速、监测设备工作状态提供了可靠的手段。
很多装置中采用的测速器件是霍尔转速传感器，其主要特征是响应速度快，抗干扰能力强，线性度高，适用范围广。
本文将对霍尔转速传感器进行测速研究，为工业生产中使用霍尔传感器提供理论依据和技术支持。
二、霍尔转速传感器简介霍尔传感器是一种测量电磁场变化的传感器，通过电压信号转换成与磁场强度成正比的电信号输出。
其主要原理是基于霍尔效应，即磁场通过导体时，在导体内部会产生一侧电压差，霍尔元件正是利用这一效应进行测量。
霍尔传感器可分为线性霍尔传感器和霍尔效应旋转传感器两种，这里主要介绍霍尔效应旋转传感器（又称霍尔转速传感器）。
霍尔转速传感器内部的器件包括霍尔元件、磁芯和信号处理电路。
其中，磁芯的作用是提供磁场，霍尔元件感应磁场，信号处理电路负责将感应到的电压信号转换为相应的电信号输出。
霍尔转速传感器所测量的转速是指通过连轴器传递给传感器的实际转速，转速信号输出为脉冲信号，频率与转速成正比。
三、霍尔转速传感器测速原理霍尔转速传感器测速原理基于磁场感应的基本原理，但是由于测速器件的工作环境不同，传统的磁场强度测量方法不再适用。
因此，针对霍尔转速传感器的测速方法一般采用电信号处理。
像霍尔转速传感器这样的脉冲测速器件，通过记数器来测量脉冲信号数量，从而计算实际转速。
其中，计算公式为：转速= （每秒脉冲个数X 60）/（脉冲个数/圈数）由此可知，如果要提高测速的准确性，需要提高采样的精度，这可以通过增加计数器的位数实现。
同时，还需要注意脉冲信号的波形和特性，确保信号稳定、干扰少。
四、霍尔转速传感器测速的应用由于霍尔转速传感器具有响应速度快、抗干扰能力强、线性度高、适用范围广的特点，因此在很多工业领域得到了广泛的应用：1.汽车行业：汽车中许多需要精确控制转速的部件，例如变速器、传动轴等，都需要使用高精度的霍尔转速传感器进行测速，以确保行车安全和性能稳定。
广东白云学院毕业设计(论文)开题报告题目：基于霍尔传感器的控制电机测速装置的设计与实现课题类型：论文□设计□学生姓名学号：班级：07自动化2班专业（全称）：自动化系别：电子信息工程系指导教师：2010年 10月基于霍尔传感器的电机测速装置的设计与实现摘要在工业生产生活中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在发电机、电动机、机床主轴等旋转设备的实验运转和控制中，常需要分时或连续测量、显示其转速及瞬时速度。
为了能精确地测量转速，还要保证测量的实时性，要求能测的瞬时速度。
针对工业上常见的发动机设计了以单片机STC89C52为控制核心的转速测量系统，本文介绍基于霍尔传感器的电机测速系统，该系统利用霍尔传感器采集脉冲信号，通过定时计数法程序，将转速结果实时显示出来。
实际测试表明,该系统能满足发动机转速测量要求。
关键词: 单片机;电机测速系统;霍尔传感器;定时SENSOR BASED ON HALL OF MOTOR SPEEDDEVICE DESIGNABSTRACTIn the course of industrial production in life often need to measure speed encounter various occasions. For example, AT the engines motors machine tool spindles and other rotating equipment’s operation and control of the piolt often need frequent time-sharing or continuous measurements show its speed and instantaneous order to accurately measured. The rotate spee measurement system for the common engine is designed with the single chip paper inroduces a microcomputer-based hall sensor speed system,the syetem uses Hall sensor pulse signal collected through the timer counting algorithm programs,will speed the results of real-time disply. The result of the experiment shows that the measurement system is able to satisfy the requirement of the engine rotate speed measurement.Key words:Single-chip;Motor Speed System; Hall sensor; Timing目录第1章绪论 (6)基于霍尔传感器的电机测速装置的现状 (6) (6)第二章基于霍尔传感器的电机测速装置总体方案设计 (8)系统原理框图设计 (8)总体方案的论证 (9) (9)转速测量方案论证 (9)电机驱动方案论证 (10) (10)转速显示方案论证 (10)PWM软件实现方案论证 (11)各模块的分析、计算与硬件电路设计 (11) (11)电机驱动电路的设计 (12)2.LCD显示电路与STC89C52的接口设计 (13)第三章本系统各部分功能程序设计 (14)系统总程序框图设计 (14)电机转速测量程序设计 (15)按键控制程序设计 (15)LCD显示程序设计 (18)PWM信号的单片机程序实现 (19)第四章本系统的实现与调试 (20) (20) (20) (21)软件部分调试 (23) (23)第五章总结 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录1：硬件总图 (28)附录2：电路PCB版图 (29)附录3：ISIS 7 PROFESSIONAL仿真图 (31)附录4：基于霍尔传感器的电机转速装置元件清单 (32)附录5：程序清单 (33)第1章绪论基于霍尔传感器的电机测速装置的现状霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器，我国从７Ｏ年代开始研究霍尔器件，经过２０余年的研究和开发，目前已经能生产各种性能的霍尔元件，霍尔传感器具有灵敏度高、线性度好、稳定性高、体积小和耐高温等特点。
