《智能车361428032》课件.ppt

飞思卡尔智能车光电组 背景 比赛以迅猛发展的汽车电子为背景，涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科交叉的科技创意性比赛，旨在培养大学生对知识的把握和创新能力，以及从事科学研究的能力。 该比赛于2006年在我国首次展开，到今年已经是四届，我校今年第二次参赛。 光电编码器 光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。 光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。 舵机 舵机内部结构 舵盘、齿轮组、位置反馈电位计、直流电机、控制电路板等。 工作原理 脉宽信号给定参考位置，舵机内部电路通过反馈控制调节舵盘角位。 舵盘角位由PWM控制信号的脉宽决定。 0 15 30 -15 -30 转角与脉宽 舵机的控制 脉宽与转角 基于光电管赛道参数检测方法 光电管阵列优缺点： 优点：简单、响应快速等； 缺点： 空间分辨率低； 水平分辨率: 16 pixel /线；受到大赛规则传感器个数限制； 垂直分辨率：只能检测一点位置； 占用ＣＰＵ端口资源多； 安装固定、接线较困难； 容易受到外界环境影响； 我们使用的光电传感器是激光传感器：激光发射头和光敏接收管。一共使用了12对（发射和接收） 发射管和接收管 发射管：RLD-650MC 发射管和接收管 接收管：PT333-3C光敏接收管 采用激光管的优点是直线性好，发射距离远；缺点是容易受自然光影响。 光电管分布与赛道黑线比例关系 左转 左转所遇到的可能情况1 左转所遇到的可能情况2 赛道起跑线的检测 十字交叉线的检测 十字交叉线的检测 黑三角的检测 黑三角的检测 PID控制 自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。 PID意为比例、积分、微分 P比例环节，响应时间快，容易超调（不稳的）。 I积分环节，使系统趋向稳定，参数太大影响响应速度。 D微分环节，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。 PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。 我们的方法实质上是一种试凑法，这种方法的基本程序是先根据运行经验，确定一组PID参数，并将系统投入闭环运行，然后人为地加入阶跃扰动（如给轮子阻力），观察响应速度和稳定性。若认为控制质量不满意，则根据各整定参数对控制过程的影响改变PID参数。这样反复试验，直到满意为止。 谢谢！ * * 光电编码器测速 舵机控制转弯 光电传感器用来检测赛道 电池 电机驱动 主控制板 单片机 此时要根据光电传感器检测到黑线的情况控制舵机转弯，同时控制电机减速，当舵机转到预定位置时可以控制电机加速。右转于此大致相同 赛道外（可能黑色） 赛道内（白色） 边界 这时不得不考虑赛道外也会有光电传感器检测到黑色部分，我们采取的办法是，屏蔽右侧光电管的状态。 赛道外（可能黑色） 赛道内（白色） 边界 此时由于赛道弯度比较大或者车速较快，导致车子冲出黑色线以外，但车还没冲出赛道，这个时候光电传感器不能检测到黑色线，而是检测到了赛道外的黑色部分，根据情况1知道我们屏蔽了右侧的部分，所以这时我们的最好办法是让车子有记忆功能，就是记忆刚才最后检测黑线的状态，一直保持，这样车子就还按照原来的状态左转，而不会由于误判而冲出赛道 起跑线，也是终点停止标志线 起跑线的检测决定了车子是否能在一圈之后停止 起跑线的检测是时刻在进行，利用定时器中断。 十字路上的黑色交叉线 这种状态时车子垂直经过交叉线，比较好检测。 这种情况是任意状态的经过交叉线，也是最坏的情况。 这种状况是多种的，但也有规律，主要是容易与起跑线的判断混淆。 这两种情况按照一般的检测方法就容易混，不能使用，我们最终使用过的方法是在检测起跑线的时候使用的是从左到右的检测方法。具体是：从左到右实时检测管子的情况，当第一次检测到赛道情况由白色到黑色变化的时