國(guó)賽技術(shù)報(bào)告-電磁組大連理工

第十一屆 ” 大學(xué)智能汽車競(jìng) 第一章方案設(shè) 系統(tǒng)總體方案的選 系統(tǒng)總體方案的設(shè) 小 第二章機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)整與優(yōu) 智能汽車車模的選 智能汽車傳感器的安 重心高度調(diào) 其他機(jī)械結(jié)構(gòu)的調(diào) 小 第三章硬件電路方案設(shè) 單片機(jī)最小系統(tǒng)模 電源模 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模 串口通信模 第四章磁場(chǎng)信息處 磁場(chǎng)信息 數(shù)據(jù)處 第五章控制策略研 PID控 車模平衡控 車模速度控 車模方向控 車模電機(jī)控 第六章開發(fā)工具、制作、安裝、調(diào)試過 開發(fā)工 串口功 畫圖功 CCD顯示功 頭圖像功 頭圖像顯示功 調(diào)試過 第七章車模主要參 智能汽車外形參 智能汽車技術(shù)參 參考文 “”杯大學(xué)生杯智能汽車競(jìng)賽是國(guó)家教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)工程本文采用第十一屆“”杯大學(xué)生智能車競(jìng)賽的汽車模型作為研PIDPIDPID方向控制器實(shí)時(shí)調(diào)整小車的速在電源模塊設(shè)計(jì)中，采用Linear公司線性穩(wěn)壓電源LT1529-5作為穩(wěn)壓5V輸出為編供電采用Linear公司LT1963-3.3作為穩(wěn)壓3.3V輸出，系統(tǒng)總體方案的選諧振檢測(cè)20kHZ電生的磁場(chǎng)。由于平衡車的特殊性，車身在循跡前進(jìn)的MMA8451；陀螺儀作為角速度傳感器，型L3G4200D。另外，車身轉(zhuǎn)向控制方面，也使用陀螺儀作為轉(zhuǎn)向反饋，測(cè)編，易于固定，且精確度較高，用于速度閉環(huán)反饋。系統(tǒng)總體方案的設(shè)遵照本屆競(jìng)賽規(guī)則規(guī)定，智能汽車系統(tǒng)采用飛思的32位微控制器MK60DN512VLQ10單片機(jī)作為控制單元用于智能汽車系統(tǒng)的控制。電磁傳感器賽道信息，返回到單片機(jī)作為轉(zhuǎn)向控制的依據(jù)。加速度計(jì)返回的數(shù)字信號(hào)作為車身當(dāng)前角度的信號(hào)，陀螺儀車身轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。主控輸出波控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速以保持車身的平衡和鎖定賽道。同四輪車不同，平衡制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。平衡組加會(huì)導(dǎo)致車身的傾角劇烈變化，這并不利于根據(jù)以上系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，共包括六大模塊：MK60DN512VLQ10主控MK60DN512VLQ10主控模塊，作為整個(gè)智能汽車的“大腦”，將處理電感線圈、陀螺儀，加速度計(jì)和霍爾編等傳感器的信號(hào)，根據(jù)控制算法做出速度檢測(cè)模塊，檢測(cè)智能汽車的轉(zhuǎn)速，用于速度的閉環(huán)控制；輔助調(diào)試模塊，主要用于智能汽車系統(tǒng)的功能調(diào)試、狀態(tài)。小然后建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型從而再針對(duì)具體的設(shè)計(jì)方案來調(diào)整的機(jī)械結(jié)構(gòu)，E車模的機(jī)械結(jié)構(gòu)和調(diào)整方案。智能汽車車模的選DED車模：E車輪距更E2.1E智能汽車傳感器的安車模中的傳感器包括有：速度傳感器（編），車模姿態(tài)傳感器（陀螺速度編我們采用了霍爾編，安裝方法如下將網(wǎng)店上編時(shí)配套的支架安裝在車模的固定位置，再將編通圖2.2編安在安裝編時(shí)應(yīng)注意編齒輪與電機(jī)齒輪的咬合，安裝時(shí)應(yīng)注意調(diào)整好齒輪間隙。同樣的，電機(jī)齒輪與車輪的咬合也很重要。齒輪傳構(gòu)對(duì)車模,齒是否良好的依據(jù)是，聽一下電機(jī)帶動(dòng)后輪空轉(zhuǎn)時(shí)噪音很小，并且不會(huì)有碰撞類的雜音，后輪齒輪機(jī)構(gòu)就基本上調(diào)整好了，2.3所示。圖2.3電機(jī)安裝感線圈更加穩(wěn)定，從而減小的誤差。電感線圈的安裝如圖2.4所示。圖2.4電感線圈的安裝3D打印架固定在車模上，從而保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的可重心高度調(diào)重心的高度是影響智能車穩(wěn)定性的因一。當(dāng)重心高度偏高時(shí)，智能車同樣為實(shí)現(xiàn)降低重心，提高小車穩(wěn)定性的目的，我們采用從網(wǎng)上的鋼圖2.5電池的安裝其他機(jī)械結(jié)構(gòu)的調(diào)要對(duì)的表面進(jìn)行處理，以保持其粘滯性，提高抓地力。小模型車的性能與機(jī)械結(jié)構(gòu)有著非常密切的聯(lián)系。良好的機(jī)械結(jié)構(gòu)是模型車提高速度的關(guān)鍵基礎(chǔ)。在同等的控制環(huán)境下，機(jī)械機(jī)構(gòu)的好壞對(duì)其速度的影響十分顯著。我們非常重視對(duì)智能汽車的機(jī)械結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，經(jīng)過大量的理論研究和實(shí)踐，我們小車的大部分質(zhì)量都集中在兩輪前后，達(dá)到降低重心的目的，從而提高了小車整體的穩(wěn)定性和可靠性。單片機(jī)最小系統(tǒng)模本設(shè)計(jì)的控制器為飛思公司生產(chǎn)的32位單片MK60DN512VLQ10144MK60DN512VLQ10括32位處理單元，UART模塊，PIT定時(shí)中斷模塊，IIC模塊，RAM器，F(xiàn)LASH器，EEPROM器，F(xiàn)TM模塊。系統(tǒng)板電路模塊如3.1所示。圖 電源模i-Cd(鎳鎘)長(zhǎng)的，該充電電池必須以正確的方法來使用。8V7V時(shí)，應(yīng)注意及時(shí)充電，電池過放會(huì)對(duì)其造成的損害電壓低于6V會(huì)對(duì)電池造成性。穩(wěn)5V電源模由于編的額定工作電壓為5V，LT1529是LINEAR公司生產(chǎn)的高性能線性穩(wěn)壓，其使用方便，電路的設(shè)計(jì)原理如圖3.2所示。圖 穩(wěn)5V原理穩(wěn)3.3V電源模3.3V3.3V，因此，3.3V3.3所圖 穩(wěn)3.3V電路原理電機(jī)驅(qū)動(dòng)?？桃虼吮驹O(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路由4個(gè)MOS管構(gòu)成H橋通過半橋驅(qū)動(dòng)IR2184控制MOS管的導(dǎo)通和關(guān)斷來實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，并通過控制輸入的 圖 串口通信模調(diào)車的過程中，需要實(shí)時(shí)的觀察變量變化情況，通過線在LiveWatch115200PID圖 智能車信息的底層處理算法是整個(gè)上層控制策略的基礎(chǔ)，電感傳感器磁場(chǎng)信息由于賽道的電磁線通過的電流為100mA20KHZ的信號(hào)，為了檢測(cè)其信號(hào)我們采用10mH6.8nF20KHZ的信號(hào)。選出吻合度較好的并聯(lián)在一起，來賽道磁場(chǎng)信息。4.1數(shù)據(jù)處擾是一項(xiàng)不可缺少的工作。首先，我們把三次到的值取中值，然后再對(duì)中N0的單元，并扔掉數(shù)組最PID控PID控制即比例、積分、微分控制，該方法在工程實(shí)際中應(yīng)用相當(dāng)廣泛。PID控制算法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、便于調(diào)整、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)被控的測(cè)量來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實(shí)際中也6.1PID控制系統(tǒng)原理圖。r(t)r(t)++-+對(duì)執(zhí)行機(jī)微積比圖 PID控制系統(tǒng)原理U(s)=kp(1+1/(TI*s)+TD*s)TI為積分時(shí)間，TD間的增加，積分增大。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加制系統(tǒng)由于存在有較大慣性，其變化總是于誤差的變化自動(dòng)控制系統(tǒng)，在PID控制算法中PID參數(shù)的整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容。該過程是根PIDPID主要有臨界比例法、衰減法、反應(yīng)曲。三種方法各有其特點(diǎn)，每法進(jìn)行PID3PID4PID本系統(tǒng)的PID參數(shù)為通過上位機(jī)調(diào)試得來，具體調(diào)試方法為：先將PID參PID參數(shù)。車模平衡控2.0獲得的角度準(zhǔn)確值比較，通過D控制不斷近車體自身平衡傾角，將輸出值6.2所示5.2角度PD車模速度控比例參數(shù)，I為積分參數(shù)，使得實(shí)際速度緊緊跟隨目標(biāo)速度，提高車模速度的5.3速度PIPD車模方向控P起到直接跟隨的作用，D則消除振蕩，防止超調(diào)，起到穩(wěn)定的效果。車模電機(jī)控不論是平衡控制、速度控制還是方向控制，最終都將以的形式賦all__L=Angle. -Speed. -Direction. all__R= -Speed. +Direction. 5.4開發(fā)工我隊(duì)成員自主設(shè)計(jì)開發(fā)適合頭、光電組別的上位機(jī)。大體功能如下串口功6.1選擇串，和波特率。默認(rèn)串位所有可以使用的串口中號(hào)碼最顯示”功能，還可選擇“包含換行符”，“16進(jìn)制發(fā)送”功能。AT+BAUD1,2,3,4,5,6,7等。49600bps，8115200bpsAT+NAME可以是英文或者數(shù)字組合。AT+NAMEAT+ROLE0，1。0是從機(jī)，連接單片機(jī)，1畫圖功6.2//K60staticunsignedchari,j;staticunsignedshort //16staticunsignedchar//2.將想發(fā)的數(shù)據(jù)賦值給send_data均可只要把代碼中-10，-20，-30，-40變成想發(fā)送的全局變量即可，不發(fā)的數(shù)據(jù)要注釋。send_data[0][0]=(unsignedshortint)(10);send_data[0][1]=(unsignedshortint)(20);send_data[0][2]=(unsignedshortsend_data[0][3]=(unsignedshortint)(40);send_data[0][4]=(unsignedshortint)(-10);send_data[0][5]=(unsignedshortint)(-20);send_data[0][6]=(unsignedshortint)(-30);send_data[0][7]=(unsignedshortint)(-send_data[1][0]=(unsignedshortint)(100);send_data[1][1]=(unsignedshortint)(200);send_data[1][2]=(unsignedshortint)(300);send_data[1][3]=(unsignedshortint)(400);send_data[1][4]=(unsignedshortint)(-100);send_data[1][5]=(unsignedshortint)(-200);send_data[1][6]=(unsignedshortint)(-300);send_data[1][7]=(unsignedshortint)(-send_data[2][0]=(unsignedshortint)(10000);send_data[2][1]=(unsignedshortint)(20000);send_data[2][2]=(unsignedshortsend_data[2][3]=(unsignedshortint)(40000);send_data[2][4]=(unsignedshortint)(-10000);send_data[2][5]=(unsignedshortint)(-20000);send_data[2][6]=(unsignedshortint)(-30000);//3.一下不用改了這三幅圖的字頭,start的前兩個(gè)字母for(i=0;i<for(j=0;j<{}}CCD顯示功6.3CCD頭圖像功圖6.4頭圖像功能界頭圖像顯示功圖6.5頭圖像顯示功能界調(diào)試過通過IAR編譯軟件的調(diào)試功能，可以得到大量的信息，為智能汽車的調(diào)試提供了很大的幫助。在智能汽車的調(diào)試過程中，有針對(duì)性的開發(fā)一個(gè)便于人機(jī)交互的上位機(jī)系統(tǒng)，通過簡(jiǎn)單明了的可視化界面直觀的顯示智能汽車的狀態(tài)對(duì)調(diào)試有很大幫助。我們開發(fā)了用于監(jiān)測(cè)智能汽實(shí)時(shí)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，大大提高了調(diào)試效率。智能汽車外形參智能汽車技術(shù)參7.17.1車模軸距/輪距（毫米車模平均電流（勻速行駛）(毫安電路電容總量（微法編×20賽道信息檢測(cè)空間精度（毫米賽道信息檢測(cè)頻率（次/秒主要集成電路種類/ 設(shè)對(duì)車的整體結(jié)構(gòu)也有很大的影響。前瞻伸出去的長(zhǎng)度、角度影響了值的2、方向控制算法：一開始我隊(duì)采用推薦的固定PID，在速度上去后，上位機(jī)系統(tǒng)針對(duì)光電組、頭組都做了比較完備的調(diào)試功能，可以幫助參賽上位機(jī)系統(tǒng)，并提出修改意見，將這款軟件做得更加完美。智能車是培養(yǎng)大學(xué)生綜合動(dòng)手能力的一個(gè)很好的且成平臺(tái)。在這里，技能。隊(duì)內(nèi)分工合作，團(tuán)結(jié)向前，每個(gè)人發(fā)揮著自己的。我們經(jīng)歷過車子[4]雷霏霖,梁志毅.基于CMOS傳感器OV7620系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)量技SmartCar[C].MachineVisionandHuman-MachineInterface(MVHI),Kaifeng,China,2010:764-767.[13]LUZhenlin,LIJingjiao,Zhang.InligentControlResearchbasedonthe A：程序源代碼#includelongintstructCarAngleAngle=structCarSpeedSpeed=structCarDirectionDirection={0,0,0,0,0,0,0,0,0,{0},0};structCarStartLineStartLine={0,1,0,0,0};struct structCarPodaoPodao={0,2000,0,0,0};floatAdNum,AdNum1=0;//電壓值charget_message_flag=0;interror=0;//mainstartvoidmain(){//AdNum4.9*3.3*ad_once(ADC0,SE18,ADC_8bit)/512.0;//charstr_print[80];{}}voidMeasure_Acc(){staticfloatfor(inti=0;i<a_sin[i]=a_sin_new=(a_sin[0]+a_sin[1]+Angle.a_sinAngle.a_sin*0.5a_sin_new*0.5;//（9090）sin1 Angle.a_cosAngle.a_cos*0.5a_cos_new*0.5;//（9090)cos0}#defineGyro_OFFSET18)//陀螺儀靜態(tài)偏差voidAngle_control(){#definek_Gyro0.07 #definedt0.005#definetg //**時(shí)間staticfloat staticfloatAngle.m_angle=asin(Angle.a_sin)*57.295779513;if(Angle.m_angle>90)Angle.m_angle=elseif(Angle.m_angle<-90)Angle.m_angle=-90;Angle.G_angleAngle_Gyro_oldAngle.Gyro;Angle.Gyro=(float)(Get_Gyro(1,'X')+Gyro_OFFSET);Angle.speed= k_Gyro*(Angle_Gyro_old+Angle.Gyro)/2.0;mG_delta=(Angle.m_angle-Angle.G_angle)/tg;Angle.G_angle+=(Angle.speed+mG_delta)*dt;Angle.=(Angle.OFFSET-Angle.G_angle)*Angle.P-Angle.speed*}voidCapture_Image(unsignedinthang)//{int for(i=hang-1;i>=0;i-- for(j=Lie-1;j>=0;j--)for(i=0;i<hang;i++)for(j=0;j<Lie;{Image[i][j]=(unsignedchar)(FIFO_Data);}}voidLCD_Draw_Image(unsignedinthang)//T={intfor(i=0;i<hang;i++)for(j=0;j<Lie;j++)if(j%2==0)}voidLCD_Draw_Imageline(unsignedcharPixel[],unsigned{staticunsignedcharImageLine[320];unsignedinti;staticintblack_L_line[hang]=(int)(black_L[hang]/2.0);if(black_L_line[hang]<black_L_line[hang]=elseif(black_L_line[hang] >320)black_L_line[hang]=319;centre_line[hang]=(int)(centre[hang]/2.0);if(centre_line[hang]<0)centre_line[hang]=elseif(centre_line[hang]>320)centre_line[hang]=319;black_R_line[hang]=(int)(black_R[hang]/2.0);if(black_R_line[hang]<0)black_R_line[hang]=elseif(black_R_line[hang]>320)black_R_line[hang]=319;{LCD_SetPos(i,i,239ImageLine[i],239ImageLine[i]);if(Pixel[i*2]>ImageLine[i]=239;ImageLine[i]=LCD_SetPos(i,i,239ImageLine[i],239ImageLine[i]);}}voidSend_Image_to_Demok(unsignedint{inti,j;for(i=0;i<hang;i++){for(j0;jLie;j++)//demoktools{} for(j0;jLie;j++) else } 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}void{Gyro_value_OFF=8;OFFSET_angle59.5;/7.95V，61.5angle_P=angle_D=speed_Goal=0;speed_Goal_init=sw*2;speed_P=100;speed_I=Dir_P=2;Dir_D=_Dead_L=_Dead_R=}//初始void{FTM__init(FTM0,CH3,10000,2000);//左FTM__init(FTM0,CH1,10000,2000);//gpio_init(PORTA,29,GPO,LOW);//DIR_Lgpio_init(PORTB,3,GPO,LOW);//DIR_Rgpio_init(PORTA,27,GPO,HIGH);//EN_Lgpio_init(PORTB,2,GPO,HIGH);}//LED {gpio_init(PORTD,13,GPO,HIGH);{}}#include"include.h"#include"8X16.h"#include"GB1616.h"http://16*16#include"GB3232.h"http://32*32voidLCD_PORT_init(){gpio_init(PORTE,7,GPO,HIGH);//csgpio_init(PORTE,10,GPO,HIGH);gpio_init(PORTE,8,GPO,HIGH);gpio_init(PORTE,6,GPO,HIGH);gpio_init(PORTE,9,GPO,HIGH);}void{}voidLCD_init(unsignedchar{

Software //Powercontrol //Powercontrol //VCMcontrolwrite_data(0x3e);//對(duì)比度調(diào)節(jié) //VCMcontrol2write_data(0x86);//-- //MemoryAccessControlwrite_data(0xE8); //4868//28E8 //DisplayFunctionControl //3GammaFunctionDisable //Gammacurveselected //SetGamma //SetGamma //ExitSleep //Displayon} mand(unsigned {} write_data(unsigned {}voidwrite_word(unsignedint{} {}{}voidLCD_PutChar(unsignedintx,unsignedinty,unsignedcharc,unsignedintfColor,unsignedintbColor){LCD_PutChar8x16(x,y,c,fColor,bColor}voidLCD_PutString(unsignedintx,unsignedinty,unsignedchar*s,unsignedintfColor,unsignedintbColor){unsignedcharl=0;while(*s){if(*s<{}{PutGB1616(x+l*8,y,(unsignedchar*)s,fColor,bColor);}}}voidLCD_PutChar8x16(unsignedintx,unsignedinty,unsignedcharc,unsignedintfColor,unsignedintbColor){unsignedinti,j;for(i=0;i<16;i++){unsignedcharm=Font8x16[c*16+i];{}}}voidPutGB1616(unsignedintx,unsignedint y,unsignedcharc[2],unsignedintfColor,unsignedintbColor){unsignedint x+16-1,y,y+16-1);for(k=0;k<64;k++){//64if{{unsignedshortm=codeGB_16[k].Msk[i];{}}}}}voidPutGB3232(unsignedintx,unsignedint y,unsignedcharc[2],unsignedintfColor,unsignedintbColor){unsignedint x+32-1,y,y+32-for(k=0;k<15;k++)//15if((codeGB_32[k].Index[0]==c[0])&&(codeGB_32[k].Index[1]==c[1])){for(i=0;i<128;i++){unsignedshortm=codeGB_32[k].Msk[i];for(j=0;j<8;j++){if((m&0x80)==0x80){}else}}}}}voiddsp_single_colour(unsignedint{unsignedinti,j;forfor(j=0;j<320;j++)}voidDraw_single_line(unsignedcharaxis,unsignedintline,unsignedint{unsignedinti;{f