电磁组 春大学 PJ.doc

第九届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛 技 术 报 告 学 校： 长春大学 队伍名称： PJ 参赛队员： 齐君鹏 王浩 买买江·艾山 带队教师： 秦宏伍 关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第九届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、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： 摘要 以Freescale微控制芯片KL为核心，并以IAR Embedded Workbench IDE为系统的开发平台 本文主要介绍了智能车控制系统的机械结构、软硬件模块的设计过程。整个系统主要包括车模机械结构调整、传感器电路设计及信号处理、控制算法和策略的优化等多个方面。车模以安装在车体前的工字电感作为寻迹传感器，采用干簧管检测起跑线，以旋转光电编码器来检测速度信息，其简单工作原理为KL26单片机采集工字电感感应电压的模拟量和干簧管的导通状态，结合舵机控制算法控制舵机转角，单片机再综合赛道信息并结合旋转光电编码器的速度反馈信号，利用电机控制算法控制速度变化，结合无线蓝牙和labview上位机监控调试，最终确定了各项控制参数。 关键字：智能车，电磁循迹，控制算法，路径优化 目录 摘要 I 第一章 引言 1 1.1 概述 1 1.2 整体框架介绍 2 1.3章节安排 3 第二章 机械设计 5 2.1车体参数要求 5 2.2车体参数调整 5 2.2.1主销后倾 5 2.2.2 前轮前束 5 2.2.3 车体重心 6 2.3传感器支架与传感器安装 6 2.4舵机安装 7 2.5车胎的处理 8 第三章 硬件电路设计 9 3.1 电磁传感器的设计 9 3.1.1 传感器选定 9 3.1.2 传感器信号处理电路 12 3.2 PCB主板的设计 13 3.3 电源管理模块 14 3.4 KL26核心控制模块 15 3.5 电机驱动 16 3.6 起跑线识别 16 3.6 路障识别 17 3.7 坡道识别 17 第四章 软件设计 19 4.1 传感器的测量算法 20 4.2 车体控制算法 21 4.2.1 PID控制算法 21 4.2.2 变速积分PID控制算法 23 4.2.3 微分先行PID控制算法 24 4.2.4 基于前馈补偿的PID控制算法 25 4.2.5 模糊控制 27 4.3 速度控制 27 4.3.1 期望速度的给定 27 4.3.2 速度的闭环控制 31 4.3.3 基于阿克曼转向模型的电机差速控制 34 4.4 舵机控制 35 4.4.1 基于PD的舵机控制 35 4.4.2 基于二次函数的转向P值整定 36 4.4.3 基于模糊的转向D值整定 38 4.5 赛场调试与用户交互 40 第五章 开发调试过程及主要参数 41 5.1开发工具 41 5.2主要调试工具 41 5.2.1 基于Labview和Visual Studio的上位机 41 5.3 智能车主要技术参数 44 第六章 总结 47 6.1 存在的问题及改进方法 47 6.2心得与总结 47 参考文献 49 附录：程序代码 I第章 引言为加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，促进高等教育教学改革，受教育部高等教育司委托(教高司函[2005]201号文，附件1)，由教育部高等自动化专业教学指导分委员会（以下简称自动化分教指委）主办全国大学生智能汽车竞赛。该竞赛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。该竞赛以“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。该竞赛由竞赛秘书处为各参赛队提供/购置规定范围内的标准硬软件技术平台，竞赛过程包括理论设计、实际制作、整车调试、现场比赛等环节，要求学生组成团队，协同工作，初步体会一个工程性的研究开发项目从设计到实现的全过程。该竞赛融科学性、趣味性和观赏性为一体，是以迅猛发展、前景广阔的汽车电子为背景，涵盖自动控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械与汽车等多学科专业的创意性比赛。该竞赛规则透明，评价标准客观，坚持公开、公平、公正的原则，保证竞赛向健康、普及，持续的方向发展。该竞赛以飞思卡尔半导体公司为协办方，得到了教育部相关领导、飞思卡尔公司领导与各高校师生的高度