第九届智能车竞赛 光电组 辽宁工程技术大学 旗雨之城技术报告.doc

第届“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：本文设计的智能车系统以微控制器为核心控制单元，通过检测赛道信息，使用模拟比较器对图像进行硬件二值化，提取黑色引导线，用于赛道识别；通过光电编码器检测模型车的实时速度，使用PID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进行了大量硬件与软件测试。结果表明， 关键字PID控制算法第一章 引言 2 1.1智能车大赛背景及应用前景 2 1.2概述 2 1.3系统结构图 3 第二章 智能车机械结构调整与优化 4 2.1总体思路 4 2.2智能车前轮定位的调整 5 2.3系统电路板安装 8 2.4舵机的安装 9 2.5线性CCD支架的设计安装 12 2.6测速模块安装 13 2.7智能车部分结构安装及改造 14 2.7.1车模的差速及齿轮机构调整 14 2.7.2轮胎的选用 16 2.7.3重心高度的调整 16 2.7.4智能车后轮减速齿轮机构调整 17 2.8小结 17 第三章 硬件系统电路设计与实现 19 3.1硬件设计方案 19 3.2电源电路设计模块 20 3.3　ccd供电电路设计 20 3.4线性ccd的选取和设计 21 3.5单片机供电电路设计 22 3.6电机驱动电路设计 23 3.7编码器供电电路 24 3.8舵机电源电路设计 25 3.9起跑线检测 26 3.10硬件电路部分小结 26 第四章 软件系统设计与实现 27 4.1赛道特征提取及优化处理 28 4.2弯道处理策略分析 28 4.3速度PID闭环控制 30 4.4路径控制策略 31 4.5小结 32 第五章 开发工具、制作、安装、调试过程 33 5.1开发工具 33 5.2调试过程 33 第六章 车模主要技术参数 35 第七章 结论 36 参考文献 37 第一章 引言 1.1智能车大赛背景及应用前景 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。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。全国大学生智能汽车竞赛是以智能汽车为研究对象的创意性科技竞赛，是面向全国大学生的一种具有探索性工程实践活动，是教育部倡导的大学生科技竞赛之一。面向大学生的智能汽车竞赛最早始于韩国，在国内，全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛已经举办了届，得到了各级领导及各高校师生的高度评价。竞赛以“立足培养，重在参与，鼓励探索，追求卓越”为指导思想，旨在促进高等学校素质教育，培养大学生的综合知识运用能力、基本工程实践能力和创新意识，激发大学生从事科学研究与探索的兴趣和潜能,倡导理论联系实际、求真务实的学风和团队协作的人文精神，为优秀人才的脱颖而出创造条件。大赛为智能车领域培养了大量后备人才，为大学生提供了一个充分展示想象力和创造力的舞台，吸引着越来越多来自不同专业的大学生参与其中。16 位微控制器MC9S12XS128作为核心控制单元，自主构思控制方案及系统设计，包括传感器信号采集处理、控制算法及执行、动力电机驱动、舵机控制等，最终实现一套能够自主识别路线，并且可以实时输出车体状态的智能车控制硬件系统。 在制作小车的过程中，我们对小车的整体构架进行了深入的研究，分别在机械机构、硬件和软件上都进行过更进，硬件上主要是考虑并实践各种传感器的布局，改进驱动电路，软件上先后进行了几次大改，最终研究出一套实际可行的办法。 本文先从总体上介绍了智能车的设计思想和方案选择，然后分别从机械、硬件、软件等方面的设计进行论述，重点介绍了硬件电路的设计和路径识别的算法，接着描述了智能车的制作及调试过程，其中包含我们在制作和调试过程中遇到的问题及其解决方法，并列出了模型车的主要技术参数。 1.3系统结构图 图1-3 系统结构图 第二章 智能车机械结构调整与优化 在小车的调试初期，由于速度较低，机械结构对小车的影响不是很明显，但当小车速度有了较大提高之后，机械性能对小车的影响越来越大，所以我们又重新调整了机械机构。根据本届赛道的特点，我们采用了低重心紧凑型的设计方案，并架高舵机以提高响应速度；各系统模块设计成面积较小方形电路板。同时固定线性CCD传感器的材料我们采用了质量较小，强度较大的碳纤维管。其整车布局如下图2-1所示。 图2-1 车模整体结构 2.1总体思路 对于车模的机械调整，我们的入手方面为： (1) 整车重量：由于大赛使用统一的电池和电动机及传动齿轮，并不允许使用升压电路对电机进行升压，故车模的输出功率是一定的，这也意味着更轻的车模质量将使车模拥有更为优良的加减速性能，不仅