智能车A设计报告.docVIP

杭州电子科技大学 设计报告 课程名称 智能车（）小车设计电磁小车的主要设计要求 信标组场竞赛场地由蓝色广告布和亚克力板及信标组成，5m*7m 的场地，最远距离为场地对角线大概 8.5m 左右。比赛区域内随机安放由 5个左右的信标。点亮的信标会以 10Hz的频率发送红色和红外闪烁光。 参赛车模允许安装光电传感器，识别场内信标的位置，完成信标的追逐。参赛车模任务为在预赛阶段，完成单车的资格赛。参加决赛的车模，按照预赛成绩分组进行对抗比赛，即两个车模同时在场地内运行，按照熄灭信标的多少决出胜负。 车模需要安装计时磁标。车模制作完成后，长度（包括传感器）没有限制，宽度不超过 25cm，高度不超过 40cm。磁标最多允许安装四个。 磁标距离车模底盘或者车轮直线距离不超过 5厘米，距离地面高度不超过 2厘米。车模可以选用任意一款车模制作。传感器允许采用光电管、线阵或者面阵摄像头、超声传感器等进行赛场环境。 采用恩智浦半导体公司的 8位、16位、32位系列微控制器作为车模中唯一可编程处理器件。传感器数量不超过 16个，车模上的伺服电机数量不能够超过三个。除单片机最小系统的核心子板、加速度计和陀螺仪集成电路板、摄像头、舵机自身内置电路外，所有电路均要求为自行设计制作，禁止购买现成的功能模块。购买的单片机最小核心子板上，只允许带有单片机，时钟，电源以及单片机调试接口。 整车设计 智能车的硬件平台采用 MK60系列处理器，软件平台为 IAR EWARM 开发环境，车模选用大赛组委会统一提供的仿真车模型。车模系统的简单工作原理是单片机采集摄像头返回的信息，结合舵机控制算法控制舵机转角，单片机再综合赛场信息并结合速度检测装置的速度反馈信号，利用电机控制算法控制速度变化，结合软件仿真调试，最终确定各项控制参数。 硬件部分：小车车模，用于驱动的直流电机，用于转向的舵机，速度检测装置，摄像头，单片机系统电路，电源管理电路等。 软件部分：摄像头采集场地图像信息判断信标的位置、控制舵机方向、控制电机转速。舵机采用 PID 控制算法进行控制，驱动电机采用增量式 PID 控制 PWM 通道的占空比来调整电机的输出功率。 硬件设计（简介） 机械设计：舵机等各部件的组装，轮胎位置的确定，底盘高度，摄像头的位置的确定等。 硬件系统整体构架设计 电源电路 电机驱动电路、 单片机系统电路、 接口电路 按键、显示电路 舵机驱动电路 系统主板电路 软件部分 对 K60 单片机做底层的初始化，列如： Camera_init(); //摄像头初始化 GET_Speed_init(); //编码器初始化 PWM_init(); //PWM输出初始化 KEY_init(); //按键初始化 DUOJI_Init(); //舵机初始化 OLED_Init(); //OLED初始化 ADC_init(); //ADC初始化等 设置按键来进行合适的参数调节和模式转换。单片机通过摄像头采集目标信息，计算出目标据中线的偏差，得到舵机的打角大小，从而控制方向。通过编码器得到车轮当前的转速，求出与目标速度的偏差作为PID调节的输入量，得出 PWM 的占空比输出控制电机的转速。 控制算法 目标行驶算法 控制转向使车头朝向目标方向来实现车朝着目标前进。传感器是摄像头，每秒钟可采集图像帧可以计算出图像上目标距车头行驶方向的距离即可得到一个偏差，以此作为舵机 PID 控制的输入，使用合适的 PID 参数即可实现小车稳定的行驶向目标。 方向控制算法 舵机的打角使用位置式的 PID 控制，图像上目标距设定中线的距离作为PID的误差输入，P项能使舵机快速的打到理想的角度, I项则能使小车转向靠近目标时快速稳定下来. 速度控制算法 主要通过增量式PID算法实现，离散化公式：△u(k)= u(k)- u(k-1) △u(k)=Kp[e(k)-e(k-1)]+Kie(k)+Kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)] 进一步可以改写成 △u(k)=Ae(k)-Be(k-1)+Ce(k-2) 小结 结合了自己目前所学的以及参考了一些相关的资料完成了这个。小车的设计和完成是一个很复杂的的过程，需要花大量的时间来掌握相关知识和完成小车的设计。