智能自主寻迹小车测控系统的研究与设计-中国工程科学.pdf

智能自主寻迹小车测控系统的 研究与设计 1 1 2 王 玲 ，张 强 ，李雪梅 （1. 白城师范学院计算机科学学院，吉林白城 137000；2. 白城师范学院机械工程学院，吉林白城 137000） [摘要] 智能小车的测控系统是小车设计中的关键技术之一，灵敏完备的测控系统可以有效提高智能小车 运行的稳定性，介绍了智能自主寻迹小车测控系统的整体架构和软硬件设计过程。以飞思卡尔 M9S12XS 128微处理器作为小车的控制核心，采用红外光电传感器采集路径信息，微处理器根据路径信息 和小车当前状态采用脉冲宽度调制（PWM ）方式对驱动电机和舵机进行控制。优良的控制算法对智能小 车寻迹的准确性和稳定性起着关键的作用，文中采用模糊比例-积分-微分（PID ）控制策略对直流电机的转 速进行控制，利用双P 控制算法控制智能小车舵机的转向；测试结果表明，智能小车运行快速平稳，能够自 主准确寻迹。 [关键词] 智能小车；测控系统；模糊PID 控制；双P 控制算法 [中图分类号] TP273 [文献标识码] A [文章编号] 1009-1742-（2014）03-0092-07 1 前言 2 智能自主寻迹小车系统组成 随着汽车电子和智能机器人的快速发展，智能 智能自主寻迹小车系统由硬件部分和软件 车已成为智能控制领域研究的热点。智能小车是 部分组成。硬件部分由微处理器控制模块、测控 具有自主引导功能的轮式移动机器人，它是集路径 模块、电源供电模块等组成，系统软件的设计需 感知、路径决策与规划、行为控制与执行等多功能 要根据所采用的硬件器件决定，系统采用飞思卡尔 于一体的综合系统[1] 。自主寻迹小车可以看成缩小 M9S12XS 128芯片作为微处理器模块的核心，采用 版的智能车，对智能车的研究设计很大程度上促进 红外光电传感器采集路径信息，微处理器根据路 了电子机械、运动控制、微处理器、传感器技术等相 径信息和小车当前状态采用脉冲宽度调制（PWM ） 关学科的快速发展，其研究结果可以在多领域加以 方式对驱动电机和舵机进行控制以完成路径寻 推广和利用[2] 。本文所研究设计的智能小车由微处 迹。智能自主寻迹小车的整体架构如图1所示。 理器控制模块、电机驱动模块、舵机转向控制模块、 2.1 微处理器控制模块 路径寻迹模块、电源供电模块、测速反馈控制模块 本智能小车采用的是飞思卡尔公司16位处理 等部分组成。测控系统是小车设计中的关键技术 器M9S12XS 128 作为主控制系统的核心，其拥有 之一，本文简述智能小车设计的总体思路和架构， 128 kB Flash 、8 kB RAM 和2 kB EEPROM ；片内资 主要讨论智能小车测控系统软硬件的设计和研究。 源也很丰富，内部集成有16 路A/D 转换器，精度最 [收稿日期] 2013-10-24 [基金项目] 地方高师院校计算机专业存在的问题及对策研究项目“省级2012—2014”（吉教科文合字[2012]第331 号）；吉林省教育厅“十二 五”科学技术研究项目（吉教科合字[2011]第317 号） [作者简介] 王 玲，1980年出生，女，吉林松原市人，硕士，讲师，主要研究方向为嵌入式；E-mail ：ccczzz54321@163.com 92 中国工程科学 主要由电机驱动模块、舵机转向控制模块、路径寻 迹模块、测速反馈控制模块等部分组成。其中，路 径寻迹模块采用红外光电传感器方案，即路径识别 电路由一系列发光二极管和接收二极管组成。由 于白色跑道和黑色路径对二极管所发射红外线的 图1 智能自主寻迹小车的整体架构图 反射程度不同，只要合理安排红外光电传感器，