第七届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛-光电组 东华大学东华光电飞龙2队技术报告.doc

第七届“飞思卡尔”杯全国大学生 智能汽车竞赛 技 术 报 告 学 校： 东华大学 队伍名称： 东华光电飞龙2 参赛队员： 孙国权 郑华科 梁学谦 带队教师： 刘华山 龚涛  关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第七届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。 参赛队员签名： 带队教师签名： 日 期： 目 录 第一章 主要思路与技术方案概述 1 第二章 机械结构设计 2 2.1 概述 2 2.2 车体布局 2 2.3 舵机安装 3 2.3.1 摇头舵机 3 2.3.2 方向控制舵机 4 2.4 重心平衡 5 2.4.1 重心高度 5 2.4.2 重心与中心线偏离程度 5 2.4.3 重心前后调整 6 2.5 四轮定位 6 2.5.1 主销内倾 6 2.5.2 前轮前束 6 2.5.3 主销后倾 7 2.6 编码器安装 7 第三章 硬件电路设计 9 3.1 总述 9 3.2 电路系统框图 9 3.3 电路PCB布局 9 3.4 电源管理 11 3.4.1 电池的合理使用 11 3.4.2 各模块供电情况分析 12 3.4.3 电源芯片的选择 12 3.5 驱动电路 13 3.6 速度检测电路 14 3.7 激光传感器电路 15 3.7.1 激光传感器概述 15 3.7.2 激光传感器电路原理 15 3.7.3 激光传感器布局 16 3.8 红外传感器 17 第四章 算法设计 19 4.1 程序设计总体思路 19 4.2 电机转速调节 20 4.2.1 编码器信息获取 20 4.2.2 改进型PID控制 20 4.2.3 速度分配 21 4.3 舵机控制 21 4.3.1 摇头舵机控制 21 4.3.2 转向舵机控制 21 4.4 起跑线检测 21 第五章 开发工具与调试 23 5.1 Code warrior IDE 编译环境 23 5.2 在线调试 23 第六章 车模技术参数 27 第七章 结论 28 7.1 概述 28 7.2 优点与特色 28 7.3 存在的问题及其解决方案 28 7.3.1 机械结构不稳定 28 7.3.2 电路系统有发热现象 29 7.3.3 测速传感器 29 7.3.4 路径识别系统 29 第八章 致谢 30 第九章 参考文献 31 附录A 车模主程序代码 32 第一章 “飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛是一项以汽车电子为背景，涵盖控制、模式识别、传感器技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科的科技创意性比赛，由教育部高等学校自动化教学指导委员会主办、飞思卡尔半导体公司协办。现在，该赛事已发展成为教育部面向全国大学生的大型专业赛事之一，对培养学生的综合工程能力、创新精神、实践动手能力及团结协作精神均具有良好的促进作用。 通过历时三个多月的学习、制作、调试，我们光电飞龙队最终实现了智能车的基本功能，并顺利进入全国决赛。在这三个多月中，我们学习前人的经验，发挥创新精神，勇于攻克技术难题，团结进取，很大程度地提高了我们的理论联系实际能力、动手定制技巧和团队协作水平。 本文主要对基于Freescale公司的G128芯片制作的自主巡线智能车的设计方案和原理进行展开与讨论，从机械结构设计调整、硬件电路设计、软件算法设计以及调试经验等四个方面全面介绍智能车的制作及调试过程。本文的技术内容涉及机械设计、电力驱动技术、激光传感技术、数学实验等不同学科。第二章 机械结构设计 2.1 概述 光电组的车模采用的是B型车模，此车的车轮较A、C车模的车轮更大一点，底盘就略微有点高，又因为B型车非常的重，而且前车头要再支起两块激光的收发模块，这些都非常影响整辆车的重心。一辆车最终的最高速度的制约很大程度上取决于整辆车最后的机械结构，即重心等问题。若重心偏高或者左右不对称，不但整辆车在行驶与加速时会出现明显的摇晃现象，而且在赛道上若重心偏高，则容易导致赛车在过弯减速时出现玩外圈“漂”的情况，虽然软件在一定程度上可以弥补一些机械结构上的不足，但最终的决定因素却还在机械结构上。 机械结构的合理性严重影响整辆小车的最后极限参数，所以需要严谨的设计与布局。 本章将从车体布局，舵机安装、重心平衡、转向机构调整、四轮定位、传动机构、编码器安装等几个方面来说明我们队伍的机械结构设计方案 2.2 车体布局 本车模机械结构复杂，为了平衡重心结构和提