自控力量隊技術(shù)報告(最終版).doc

第一屆“飛思卡爾”杯全國大學(xué)生智能汽車邀請賽技 術(shù) 報 告附件D 具有一定魯棒性的智能車控制算法研究學(xué) 校： 北京機械工業(yè)學(xué)院 隊伍名稱： 自控力量 參賽隊員： 王帥 徐宇馳 趙雙朋帶隊教師： 王輝 關(guān)于技術(shù)報告和研究論文使用授權(quán)的說明 本人完全了解第一屆“飛思卡爾”杯全國大學(xué)生智能汽車邀請賽關(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第二章：硬件設(shè)計及調(diào)試.22.1 電源管理模塊.22.2 電機驅(qū)動模塊.22.3 路徑識別模塊.42.4 測速傳感器模塊.52.5模型車機械部分安裝6第三章：軟件設(shè)計及調(diào)試.93.1 PID控制算法.93.2 電機驅(qū)動軟件設(shè)計.103.3 路徑檢測軟件設(shè)計.113.4 測速部分軟件設(shè)計.13第四章：結(jié)論.16參考文獻(xiàn).17附錄A.19附錄B.20附錄C.22附錄D.28第一章 引 言本文主要介紹我們在整個比賽過程中軟硬件的設(shè)計以及調(diào)試過程中的心得體會。全文共分三部分，第一部分介紹硬件部分的設(shè)計與調(diào)試，第二部分介紹軟件部分的設(shè)計與調(diào)試，最后一部分總結(jié)比賽過程中所遇到的主要問題及心得體會。第一部分介紹的是硬件部分的設(shè)計與調(diào)試。該部分主要分四小塊，第一塊介紹電源管理模塊，在此我們采用LM2575進(jìn)行電源管理。第二塊介紹路徑檢測模塊，該部分我們采用十對光電管進(jìn)行路徑檢測。第三塊介紹電機驅(qū)動模塊，也即舵機和直流電機的驅(qū)動。其中，對直流電機的驅(qū)動采用了MC33886全橋芯片。然而由于MC33886是貼片的，我們開始是在面包板上做的試驗，所以開始我們使用L298N代替MC33886驅(qū)動電機。第四塊是測速模塊，該模塊使用了碼盤和一對發(fā)光二極管，利用碼盤的特性，得出相應(yīng)的高低電平，通過S12單片機的輸入捕捉功能可以得知在給定時間的脈沖個數(shù)，也就確定了小車的速度。第二部分進(jìn)行軟件的設(shè)計與調(diào)試。在算法方面主要就是PID控制算法1。對直流電機的控制采用PID控制可以得到較明顯的改善效果。在軟件編程方面2、3、4主要包括PWM模塊的使用以及定時器模塊中定時及輸入捕捉功能的使用。在PWM控制中，我們由于采用的是80引腳的小板子，只有PWM4、PWM5以及PWM7可用。因此，為了得到較高的方向控制精度，我們將PWM4和PWM5合起來用，PWM7則用來控制直流電機。至于定時器模塊，我們是用其來測速的，利用一對發(fā)光二極管通過碼盤得出相應(yīng)的高低電平，使用定時器的輸入捕捉功能得到200ms通過碼盤的脈沖數(shù)，即得到相應(yīng)的速度關(guān)系。第三部分為總結(jié)部分。該部分主要介紹我們還有哪些未解決和未解決好的問題以及我們在在整個比賽過程中的心得體會。第二章 硬件設(shè)計與調(diào)試2.1 電源管理模塊為了滿足智能車系統(tǒng)各部件正常工作的需要，我們需要對配發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)車模用7.2V 2000mAh Ni-cd蓄電池進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。其中，單片機系統(tǒng)、路徑識別的光電傳感器和接收器電路、車速傳感器電路需要5V電壓，伺服電機工作電壓范圍4.8V到6V，直流電機我們采用7.2V 2000mAh Ni-cd蓄電池直接供電?？紤]到由驅(qū)動電機引起的電壓瞬間下降的現(xiàn)象，我們選用比較常用電壓調(diào)節(jié)器LM2575。下圖為我們采用的LM2575的應(yīng)用圖如圖2.1：圖 2. 1在使用的過程中，由于我們用了十對光電管，負(fù)載較大，我們發(fā)現(xiàn)LM2575的輸出小于了4V，因此，我們把輸出的電容由原來的330微發(fā)變?yōu)榱?60微發(fā)，電感的數(shù)值也進(jìn)行了改變，使輸出能穩(wěn)定的達(dá)到5V。2.2 電機驅(qū)動模塊在本次比賽中，直流電機的控制由單片機的PWM信號來完成，驅(qū)動芯片采用飛思卡爾半導(dǎo)體公司的半橋式驅(qū)動器MC33886。其電路原理圖如圖2.2：圖 2. 2邏輯表如表2.1：表 2.1由于比賽要求并不需要使用倒車，所以我們在此使用了半橋。將兩個半橋并聯(lián)用以提供芯片的驅(qū)動能力。MC33886的管腳圖如圖2.3：圖 2. 3在此，需要說明的是：由于MC33886是貼片的，而我們剛開始是在面包板上做的，因此不易焊接，故我們使用了L298N代替，并且取得了不錯的效果。L298N的電路圖如圖2.4：圖 2. 42.3 路徑識別模塊路徑識別模塊是智能車系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊之一，路徑識別方案的好壞，直接關(guān)系到最終性能的優(yōu)劣。在本次比賽中，我們采用的是光電傳感器尋跡。所謂光電傳感器尋跡方案，即路徑識別電路由一系列發(fā)光二極管、接收二極管組成，由于賽道中存在軌跡指示黑線，落在黑線區(qū)域內(nèi)的光電二極管接收到的反射光線強度與白色的賽道不同，由此判斷行車的方向。光電傳感器尋跡方案的優(yōu)點是電路簡單、信號處理速度快。光電傳感器的排列方法、個數(shù)、彼此之間的間隔都與控制方法密切相關(guān)。一般的認(rèn)識是，在不受到外部因素影響的前提下，能夠感知前方的距離越遠(yuǎn)，行駛效率越高。在本次比賽中，我們使用了十對光電二級管，采用倒八字排列結(jié)構(gòu)。其發(fā)射接收電路圖如圖2.5：圖 2. 5在該圖中，左側(cè)為紅外發(fā)射二級管，右側(cè)為接收管。當(dāng)右側(cè)接收管所處位置為黑色跑道時，由于黑色的吸光性強，接收管接收的光很少，使得接收管不導(dǎo)通，其送給運放2號端的電壓大于3號端，運放輸出低電平。當(dāng)接收管在白色跑道時剛好相反，接收管導(dǎo)通，運放輸出高電平。在此需要說明的是，在調(diào)試過程中我們先采用過“一”字形和“V”字形，最后才采用倒八字，也發(fā)現(xiàn)倒八字的效果更好一些。采用的倒八字結(jié)構(gòu)的PCB圖見附錄B。由于當(dāng)接受二級管導(dǎo)通時接受端輸出低電平，當(dāng)其未導(dǎo)通時輸出只有2V左右，因此我們使用了LM324N運算放大器。其芯片圖如下：圖 2. 62.4 測速傳感器模塊測速傳感器由一個自制的碼盤和一對光電二極管組成，碼盤平均分成16份，黑白各8份，光電二極管垂直正對碼盤照射，當(dāng)碼盤隨輪轉(zhuǎn)動光電二極管的采集管輸出高低變化的電平，通過運算放大器對采集到的信號濾波，并輸入到單片機，并讓單片機對脈沖計數(shù)。由于速度不同，單位時間內(nèi)的脈沖個數(shù)不同，這個脈沖數(shù)值便可代表小車的速度。只需測定出每個設(shè)定速度對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)脈沖數(shù)作為給定信號，而實時狀態(tài)下得到的脈沖個數(shù)便能直接在PID調(diào)節(jié)中作為速度反饋信號。2.5模型車機械部分安裝 2.5.1 模型車的整體安裝拿到模型時模型車已經(jīng)大體成形，只是校正了前輪的位置，把前輪用連桿與舵機的軸連接起來，并安裝了輪胎。 2.5.2傳感器的安裝及選型路徑檢測傳感器安裝于車模前端，用兩片鋁合金支架作為機械支撐，支架固定在車的前端并向前伸出，以提高小車在路徑識別時對路徑的預(yù)判能力（如圖2.7）。圖2. 7在選擇路徑檢測傳感器上光電二極管的排列時，我們考察了“一”字形和“V”字形，對于這兩種的共同優(yōu)點是使靠外側(cè)的傳感器比內(nèi)側(cè)更先探測到路徑的變化，這樣可以以較大的角度調(diào)整小車的路徑，從而在一定程度上能使小車通過彎道的速度不至于很低，而“一”字形能在出現(xiàn)十字交叉的情況下提高判斷出來的概率，因為傳感器左右兩邊同時探測到路徑的情況在正常情況下是不可能的。而“V”字形探測到這種情況的概率較?。坏恰癡”字形能探測的范圍比“一”字形大，因為“V”字形盤列的有層次，遠(yuǎn)端和近端的路徑情況都能檢測到，綜上，選擇了這兩種的混合體-倒“八”字形。（如圖2.8，圖中白色部分即為光電二極管的安裝位置；實物如圖2.9）圖 2. 8圖2. 9速度檢測傳感器（一對光電二極管）放在了后輪部分，碼盤貼在了大齒輪上，光電二極管固定在正對大齒輪的車模后架上（如圖2.10）。圖2. 102.5.3 系統(tǒng)電路板的安裝和連接我們的主控制板的尺寸為長90毫米、寬110毫米。鑒于小車上自帶的兩根支柱，我們在板子上打了兩個孔，這樣通過螺絲就能很好地固定在上面了。（如圖2.11）圖2. 11第三章 軟件設(shè)計與調(diào)試3.1 PID控制算法驅(qū)動電機的PID控制部分通過下面公式實現(xiàn) 其中，、： 當(dāng)前和上次操作量： 當(dāng)前操作量微分、：當(dāng)前，上次，上上次偏差、的數(shù)值通過實驗得到。為了得到與目標(biāo)速度的偏差，要利用電機解碼器或者其他的轉(zhuǎn)速傳感器測量當(dāng)前驅(qū)動電機的速度。圖3.1是PID控制框圖。圖3.1需要說明的是，在此我們只使用了P控制。因為P控制算法簡單，同時能夠取得較好的控制效果，因此在此使用這種控制策略也是可取的。3.2 電機驅(qū)動軟件設(shè)計在本次比賽的設(shè)計過程中，我們采用分塊的設(shè)計方法。首先，我們完成舵機的PWM控制，因為該部分只需單片機輸出PWM波即可控制舵機。在此，我們?yōu)榱烁玫乜刂妻D(zhuǎn)向，采用了較高的精度，將PWM4和PWM5合起來使用，并由PWM5作為輸出控制舵機。上述部分完成后，我們進(jìn)行的是直流電極的PWM控制。由PWM7輸出給MC33886用以驅(qū)動電機。該部分需要構(gòu)成速度環(huán)，我們在此采用了P控制。其相關(guān)軟件代碼如下：DDRA=0X00;DDRB=0X00;PWME=0XFF;PWMPOL=0XFF;PWMCLK=0X80;PWMPRCLK=0X73;PWMCTL=0x40;PWMSCLA=0X00;PWMSCLB=0X02;PWMPER4=0xEA;PWMPER5=0x60;PWMPER7=0XFF; /以上為電機及舵機控制部分，PWM4與PWM5合成16為一塊使用控制/舵機，PWM7則控制直流電機。3.3 路徑檢測軟件設(shè)計至于路徑檢測部分，由于我們采用的是十對光電二極管，中間兩對，左右各四對。中間兩對與B口相連，其余八對的輸出接入A口。我們的程序設(shè)計思想是先判斷小車有沒有偏移，也即先判斷A口是否為零，A口等于零表示沒有偏移或者是沒有檢測到黑線。不為零再根據(jù)A口的值判斷左偏右偏，以及偏離的程度。在此，我們事先測出小車實際能左偏及右偏的最大角度，然后分成幾分，每種情況對應(yīng)相應(yīng)的角度。如我們用1、2、3、4、5、6、7、8分別表示A口的連接情況。1、2、3、4表示左偏，5、6、7、8為右偏。1對應(yīng)最左邊的傳感器，8對應(yīng)最右邊的傳感器。因此，當(dāng)1為高電平是對應(yīng)左偏移最大角度，1、2同時為高電平其次，2為高電平再次，依次類推。當(dāng)A口為零且B口對應(yīng)檢測中間傳感器的引腳有值時，說明小車沒偏，即黑線位于路徑搜索傳感器的正中，此時小車以最快速度直線行駛。在此需要說明的是如果在通過某些彎道時速度過快，賽道中間的黑線可能不再在路經(jīng)檢測傳感器的搜索范圍中時，我們采取的措施是保持上一個狀態(tài)，這樣能把賽車以最大轉(zhuǎn)角修正回賽道，使黑線重新回到路經(jīng)檢測傳感器的搜索范圍。而且我們只對設(shè)定好的方位狀態(tài)進(jìn)行處理，其他的均視為無效狀態(tài)，例如表示左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)的狀態(tài)同時出現(xiàn)，這在正常情況下顯然是不可能的，這有可能就是賽道中的干擾，這時就會保持上一次的有效狀態(tài)運行從而避免干擾。這種思想也是我們在小車性能可靠性方面的一個想法。其相關(guān)軟件如下： if(PORTA&0XFF) if(PORTA0X0f)/*RIGHT*/ if(PORTA=0xC0)/*8 7*/ PWMDTY4=0X0f; PWMDTY5=0X9d;a=0Xee;b=10;v=0x0f;u=0x9d; else if(PORTA=0X60) /*7 6*/ PWMDTY4=0X10; PWMDTY5=0X86;a=0Xef;b=14;v=0x10;u=0x86; else if(PORTA=0X30) /*6 5*/ PWMDTY4=0X11; PWMDTY5=0X6f;a=0Xf0;b=18;v=0x11;u=0x6f; elseif(PORTA&0x80) /*8*/ PWMDTY4=0X0e;PWMDTY5=0X9d;a=0Xee;b=18;v=0X0e;u=0x9d; if(PORTA&0x40) /*7*/PWMDTY4=0X10;PWMDTY5=0X86;a=0Xef;b=16;v=0x10;u=0x86; if(PORTA&0X20) /*6*/PWMDTY4=0X10;PWMDTY5=0Xea;a=0Xf0;b=12;v=0x10;u=0xea; if(PORTA&0X10) /*5*/PWMDTY4=0X11;PWMDTY5=0Xe3;a=0Xf1;b=10;v=0x11;u=0xe3; else if(PORTA0X0F) /*LIFT*/ if(PORTA=0x03)/*0 1*/PWMDTY4=0X15; PWMDTY5=0X55;a=0Xee;b=10;v=0x15;u=0x55; else if(PORTA=0X06)/*1 2*/PWMDTY4=0X14; PWMDTY5=0Xc6;a=0Xef;b=14;v=0x14;u=0xc6; else if(PORTA=0X0C)/*2 3*/PWMDTY4=0X13; PWMDTY5=0X83;a=0Xf0;b=18;v=0x13;u=0x83; else if(PORTA&0X08) /*3*/PWMDTY4=0X13;PWMDTY5=0X0f;a=0Xf1;b=18;v=0x13;u=0x0f;if(PORTA&0X04) /*2*/PWMDTY4=0X14;PWMDTY5=0Xc6;a=0Xf0;b=16;v=0x14;u=0xc6;if(PORTA&0X02) /*1*/PWMDTY4=0X14;PWMDTY5=0Xf1;a=0Xef;b=12;v=0x14;u=0xf1; if(PORTA&0x01) /*0*/PWMDTY4=0X16;PWMDTY5=0X55;a=0Xee;b=10;v=0x16;u=0x55; else if(PORTB&0X03) /*MID*/ PWMDTY4=0X12; PWMDTY5=0X79;a=0Xf0;b=20;v=0x12;u=0x79;else PWMDTY4=v;PWMDTY5=u; a=a ;b=b; /*KEEP*/從該程序中我們可以看到，u, v即為我們每次的保存值，試驗證明該方法的確增強了系統(tǒng)的魯棒性。3.4 測速模塊軟件設(shè)計再有就是測速傳感器部分。該部分中，我們自制了一個測速傳感器，該傳感器是由一對發(fā)光二極管構(gòu)成的，由于發(fā)光二極管通過碼盤后根據(jù)相應(yīng)電路能得出高低電平，該系列脈沖直接接入PT7，應(yīng)用該部分的輸入捕捉功能，在給定的時間里（如200ms）完成一次計數(shù)統(tǒng)計，并用以得知小車的運行速度。其相關(guān)軟件代碼如下：TIOS=0x00; TSCR1=0x80; TCTL3=0x55; TCTL4=0x55; TSCR2=0x07; MCCNT=0xEA60; MCCTL=0x4F; PACTL=0x50; ICOVW=0xFF; /以上為定時器部分，進(jìn)行輸入捕捉初始化設(shè)置if(PAFLG=0x01) /count n; mm=mm+1; PAFLG=PAFLG|0x01; if(MCFLG=0x80) /200ms; kk+; if(kk=10) n=mm; kk=0; mm=0; MCCNT=0xEA60; MCFLG=MCFLG|0x80; /以上為速度檢測部分，能夠得出在200ms內(nèi)小車速度的對應(yīng)量第四章 結(jié) 論在本次比賽的過程中，我們小組中的每個成員都感到受益匪淺。通過本次比賽我們學(xué)到了很多東西，更重要的是我們學(xué)會了相互合作，互相幫助。在比賽的準(zhǔn)備過程中，我們的確遇到了很多問題。而每當(dāng)我們經(jīng)過一番努力共同解決問題時，我們感覺這才是我們真正需要和最寶貴的。在此，我們小組真摯地感謝組委會給我們這次參加比賽的機會。同時也向在比賽準(zhǔn)備過程中給予我還幫助和鼓勵的老師同學(xué)表示感謝。通過這次比賽我們發(fā)現(xiàn)還存在一些問題：1、電機發(fā)熱電機用一段時間就發(fā)熱得厲害，使得其阻抗明顯變大，這樣就出現(xiàn)在相同PWM參數(shù)的條件下電機轉(zhuǎn)速變化較大，給調(diào)試帶來麻煩。2、電池該電池使用時間較短，兩塊電池至多調(diào)試半天，這就不利用調(diào)試。需要再購買兩塊電池。3、光電傳感器光電管品質(zhì)不夠好，照射距離稍遠(yuǎn)一點就不好使，使得調(diào)試效果不是很理想。4、測試傳感器采用電機編碼器太重，自制的效果又不是很好。由于時間的限制以上問題我們沒有很好的解決，希望下次比賽同學(xué)們能夠很好地解決。參考文獻(xiàn)1 陶永華主編.新型PID控制及其應(yīng)用（第2版）.北京：機械工業(yè)出版社，2002.92 胡漢才編著.單片機原理及接口技術(shù)（第2版）.北京：清華大學(xué)出版社，20033 譚浩強著.C程序設(shè)計（第2版）.北京：清華大學(xué)出版社，19994 田澤編著.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用實驗教程.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.1附錄A 車模參數(shù)1、車模尺寸：長：385mm 寬：162mm 高：82mm 重量：1kg（含電池） 2、總電容量：760微法 3、電路功耗：約為1.5瓦特（除去電機及單片機）總功耗：約為28瓦特4、傳感器種類及數(shù)量：十一對光電二級管5、電機個數(shù)：驅(qū)動電機 1個（車模原有），舵機1個（車模原有）附錄B 電路圖1、主控板原理圖圖B- 12、主控板PCB圖圖B- 23、傳感器板原理圖圖B- 34、傳感器板PCB圖圖B- 4附錄C 源程序代碼#include /* common defines and macros */#include /* derivative information */#pragma LINK_INFO DERIVATIVE mc9s12dg128bvoid main(void) int v=0x12,u=0x79; int P=10; int n=0x00,z=0x00,c=0; int a=0xd0,b=0x00; int mm=0; int kk=0; DDRA=0X00; DDRB=0X00; PWME=0XFF; PWMPOL=0XFF; PWMCLK=0X80; PWMPRCLK=0X73; PWMCTL=0x40;PWMSCLA=0X00; PWMSCLB=0X02; PWMPER4=0xEA; PWMPER5=0x60; PWMPER7=0XFF; /以上為電機及舵機控制部分，PWM4與PWM5合成16為一塊使用控制/舵機，PWM7則控制直流電機。 TIOS=0x00; TSCR1=0x80; TCTL3=0x55; TCTL4=0x55; TSCR2=0x07; MCCNT=0xEA60; MCCTL=0x4F; PACTL=0x50; ICOVW=0xFF; /以上為定時器部分，進(jìn)行輸入捕捉初始化設(shè)置 for(;) if(PORTA&0XFF) if(PORTA0X0f)/*RIGHT*/ if(PORTA=0xC0)/*8 7*/ PWMDTY4=0X0f; PWMDTY5=0X9d;a=0Xee;b=10;v=0x0f;u=0x9d; else if(PORTA=0X60) /*7 6*/ PWMDTY4=0X10; PWMDTY5=0X86;a=0Xef;b=14;v=0x10;u=0x86; else if(PORTA=0X30) /*6 5*/ PWMDTY4=0X11; PWMDTY5=0X6f;a=0Xf0;b=18;v=0x11;u=0x6f; elseif(PORTA&0x80) /*8*/ PWMDTY4=0X0e;PWMDTY5=0X9d;a=0Xee;b=18;v=0X0e;u=0x9d; if(PORTA&0x40) /*7*/PWMDTY4=0X10;PWMDTY5=0X86;a=0Xef;b=16;v=0x10;u=0x86; if(PORTA&0X20) /*6*/PWMDTY4=0X10;PWMDTY5=0Xea;a=0Xf0;b=12;v=0x10;u=0xea; if(PORTA&0X10) /*5*/PWMDTY4=0X11;PWMDTY5=0Xe3;a=0Xf1;b=10;v=0x11;u=0xe3; else if(PORTA0X0F) /*LIFT*/ if(PORTA=0x03)/*0 1*/PWMDTY4=0X15; PWMDTY5=0X55;a=0Xee;b=10;v=0x15;u=0x55; else if(PORTA=0X06)/*1 2*/PWMDTY4=0X14; PWMDTY5=0Xc6;a=0Xef;b=14;v=0x14;u=0xc6; else if(PORTA=0X0C)/*2 3*/PWMDTY4=0X13; PWMDTY5=0X83;a=0Xf0;b=18;v=0x13;u=0x83; else if(PORTA&0X08) /*3*/PWMDTY4=0X13;PWMDTY5=0X0f;a=0Xf1;b=18;v=0x13;u=0x0f;if(PORTA&0X04) /*2*/PWMDTY4=0X14;PWMDTY5=0Xc6;a=0Xf0;b=16;v=0x14;u=0xc6;if(PORTA&0X02) /*1*/PWMDTY4=0X14;PWMDTY5=0Xf1;a=0Xef;b=12;v=0x14;u=0xf1; if(PORTA&0x01) /*0*/PWMDTY4=0X16;PWMDTY5=0X55;a=0Xee;b=10;v=0x16;u=0x55; else if(PORTB&0X03) /*MID*/ PWMDTY4=0X12; PWMDTY5=0X79;a=0Xf0;b=20;v=0x12;u=0x79;else PWMDTY4=v;PWMDTY5=u; a=a ;b=b; /*KEEP*/ /以上為根據(jù)相應(yīng)的方向判斷得出對應(yīng)的PWM值，同時設(shè)定了電機速度 /P控制的速度基值 if(PAFLG=0x01) /count n; mm=mm+1; PAFLG=PAFLG|0x01; if(MCFLG=0x80) /200ms; kk+; if(kk=10) n=mm; kk=0; mm=0; MCCNT=0xEA60; MCFLG=MCFLG|0x80; /以上為速度檢測部分，能夠得出在200ms內(nèi)小車速度的對應(yīng)量 if(bn) a=a-(n-b)*5+4)/10; if(a0xf5) PWMDTY7=0xfd; else if(a%2=1) a=a-1;PWMDTY7=a|0x01; else PWMDTY7=a; /以上為電機的P控制 附件D 研究論文具有一定魯棒性的智能車控制算法研究王帥1，徐宇馳2，趙雙朋3(北京機械工業(yè)學(xué)院 計算機及自動化系，北京 100085)文 摘：本文主要討論采用光電管進(jìn)行路徑檢測的智能車系統(tǒng)1。由于智能車控制的首要目標(biāo)是完成比賽，所以控制策略的魯棒性對系統(tǒng)極為重要2。由于干擾、光電管品質(zhì)以及其它一些不確定因素的存在，很難保證光電管檢測出的信息是準(zhǔn)確的。這就要求我們的系統(tǒng)在檢測的信息不可靠時仍能夠保證較好的控制以順利完成比賽。本文在智能車方向控制策略采用一種新的方法，使得小車控制具有一定的魯棒性。試驗證明該策略具有一定的適用性。關(guān)鍵詞：智能車；方向控制；魯棒性；中圖分類號：TP24A certain robustness of the smart car control algorithms researchWang Shuai1，Xu Yuchi2，Zhao Shuangpeng3(Beijing Institute of Machinery, Beijing 100085, China)Abstract: The control system of smart car which used PV systems for road direction tested is discussed in the paper. The completion of the competition is the primary goal, so the robustness of the system control strategy is extremely important. Because of interference, Quality of photocell and other uncertain factors, it is difficult to guarantee detected information is accurate. This requires us to use better control strategy to ensure the car can continue the competition when the information detected by sensors is unreliable. The new method presented in this paper makes the control of the car robust. The tests proved the applicability of the certain strategy.Keywords: smart car; direction control; robustness;智能車方向系統(tǒng)的魯棒性是整個控制系統(tǒng)的魯棒性的重要組成部分。對于采用光電管作為路徑檢測部分的智能車系統(tǒng)由于光電管更容易受到干擾并且光電管也有忽然不工作的問題，所以得出其方向系統(tǒng)的魯棒性控制算法就更有實際意義。本文首先介紹我們小組所采用的方向控制方法，然后介紹在此基礎(chǔ)上所加的魯棒性策略。在整個比賽的調(diào)試過程中，我們首先是采用未加魯棒性策略的方向控制系統(tǒng)。由于其魯棒性不強，受干擾的影響較大，出現(xiàn)了有時晚上調(diào)試的結(jié)果還不錯，而第二天白天的調(diào)試效果就不令人滿意的情況。針對該問題的出現(xiàn)，我們小組最終得出了具有魯棒性的方向控制策略。應(yīng)用該方向控制系統(tǒng)，我們?nèi)〉昧溯^好的控制效果，增強了系統(tǒng)的魯棒性。1方向定位規(guī)則圖 1圖1為我們傳感器板的PCB圖。如圖所示，我們采用了十對光電二級管作為我們的路徑檢測環(huán)節(jié)。左邊四對接入單片機的PA口的低四位，從左至右依次為PA0PA3。右邊四對接入單片機的PA口的高四位，從左至右依次為PA4PA7。中間兩對分別接入PB0和PB1。在此，我們采用的是倒八字排列結(jié)構(gòu)。通過試驗我們確定了針對我們控制策略的兩對光電管之間的較好距離。我們對接入PA口的八對光電管依次排號為18。其至14對應(yīng)左偏，58對應(yīng)右偏。首先，我們根據(jù)在給定舵機下小車的左右偏轉(zhuǎn)角度，然后將其分為左右各七個等級。而小車的左右也恰好可以分出七個等級。如左側(cè)只有1號為高電平對應(yīng)向左偏向最大。1號和2號同時為高電平對應(yīng)其次。依次對應(yīng)的偏向程度為2號、2號與3號、3號、3號與4號、4號。中間兩對表示不偏，小車將以給定的最快速度直線形式。2 具有魯棒性的方向控制策略我們在此系統(tǒng)中所加的魯棒性控制策略是通過在黑線不在路徑搜索傳感器范圍內(nèi)或者是無效狀態(tài)（如：表示向左偏和向右偏的狀態(tài)同時出現(xiàn)）小車將以上一次的參數(shù)運行。其運用的手段就是在每次給出設(shè)定參數(shù)時同時將該給定參數(shù)保存，這樣出現(xiàn)上訴情況時的給定參數(shù)就是上一次的給定值。通過如下程序可以看出該方法：if(PORTA&0XFF) if(PORTA0X0f) /*RIGHT*/ if(PORTA=0xC0)/*8 7*/PWMDTY4=0X0f;PWMDTY5=0X9d;a=0Xee;b=10;v=0x0f;u=0x9d; else if(PORTA=0X60) /*7 6*/PWMDTY4=0X10; PWMDTY5=0X86;a=0Xef;b=14;v=0x10;u=0x86; else if(P