北京联大学Haste队技术报告.doc

第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛 技 术 报 告 学 校：北京联合大学 队伍名称：Haste队 参赛队员：李楠 王晓玉 诸葛君豪 带队教师：邵明刚 杭和平 关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第六届“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： 目 录 引言 1 第一章 模型车的主要设计思路和技术方案概要 3 1.1整体布局 3 1.2车体结构 3 1.3硬件结构 4 第二章 模型车机械设计 5 2.1车体重心 5 2.2轮胎 5 2.3前轮倾角调整 5 2.4摄像头支架与放置 6 2.5 舵机安装 6 第三章 硬件电路设计 7 3.1 总体电路描述 7 3.2 电机驱动 7 3.3 传感器选型 8 3.4视频同步分离电路 8 3.5 外部A/D转换器 9 3.6 键盘和屏显调试模块设计 9 第四章 软件控制设计 12 4.1 软件结构 12 4.2 程序流程图 13 4.3 路径信息识别 13 4.4舵机控制策略 17 4.5 电机控制策略 17 4.6 起跑线检测 18 4.7小结 19 第五章 开发工具和制作调试过程 20 5.1 开发工具 20 5.2 C语言的在线调试 20 第六章 主要技术参数 21 第七章 总结 23 7.1 制作概述 23 7.2 问题与改进 23 7.2.1 分析机械参数对模型汽车的具体影响 23 7.2.2刹车方法的优化 23 参考文献 24 致谢 25 附录A：程序源代码 26 引言 “飞思卡尔杯”内容涵盖了控制、、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科的知识。 第一章 模型车的主要设计思路和技术方案概要 设计的总体思路上分为三部分进行，车体结构，硬件结构，和软件结构。软件结构上的设计即描绘驾驶员的操作驾驶水平，硬件结构和车体结构的设计通称车辆的性能，分别反映在控制的稳定性能和竞速性能。 1.1整体布局 布局要点如下： ●主板放置车底板上，降低车底板重心 ●架高舵机并直立安装，延长力臂提高舵机响应速度 ●采用强度高、质量轻的材料制作摄像头支架 ●摄像头置于车模后方，减少赛车前方盲区 图 1-1 小车俯视图 PID 算法实现对小车行进的控制。根据摄像头对黑白灰度值不同的分辨率采集赛道的黑色引导线信息，根据得到的每帧图像信息，判断小车偏离黑线的程度，并确定前方赛道是直道、弯道抑或是S道，再根据各种不同的赛道，予以相应的控制策略，基于“进弯减速，出弯加速”的原则，并且以直线方式冲过S 道以减少转弯浪费的时间，利用摄像头到信息的预测向，使小车能够提前准备转弯等动作，从而防止小车因为直道加速过大而使得转弯时速度难以减下来而冲出赛道，分析摄像头获得的图像信息，读入速度传感器获得的速度，利用增量式PID 算法实现速度的闭环反馈控制。在主传动轴上装入速度传感器，用于实时检测智能车的当前速度。第二章 模型车机械设计 此次比赛以竞速为唯一的评判准则，车模由“飞思卡尔杯”智能车竞赛组统一提供，车模轮胎，后轮驱动电机，前轮转向舵机，电池等在竞赛规则的限制下，无法做进一步的改动。由于模型车的机械结构和组装形式是整个车身的基础，对于智能车的运行有直接影响, 我们今年对机械结构进行了仔细分析和设计调整。 整个机械设计与调整主要分为以下几个方面:1.重心调整；2. 轮胎优化调整；3.前轮倾角调整；4. 摄像头安装支架与放置； 5 舵机安装。 2.1车体重心 车体重量和重心位置对赛车加减速性能、转向性能和稳定性都有较大影响，对于平顺性也有一定影响。因此在车身支架及设备布置时应该尽量减少不必要的配置，使车总重尽量减少。重心调整主要包括重心高度和前后位置的调整。理论上，赛车重心越低稳定性越好。因此除了摄像头装得稍高以外，其他各个部件的安装与制作时尽可能的做到高度都很低，小巧紧凑。并且通过加垫片降低车高，从而降低车体的重心高度。除此之外，车辆重心前后方向的调整，对赛车行驶性能也有很大的影响。根据车辆运动学理论，车身重心前移，会增加转向，但降低转向的灵敏度（因为大部分重量压在前轮，转向负载增