全国智能汽车大赛-恩智浦杯-南昌大学-汽车电磁组 (2).docx

目录

第一章概述及设计思路

TOC\o1-3\h\u1.1概述

1.2整车设计思路

1.2.1控制系统

1.2.2整车布局

1.2.3电磁组的主要特点

第二章硬件设计

2.1硬件系统总体设计

2.1.1可靠

2.1.2简洁

2.1.3美观

2.2传感器方案

2.2.1磁场检测传感器

2.2.2赛道检测传感器布局

2.3主板电路设计

2.4姿态模块传感器

2.4.1陀螺仪加速计

第三章软件设计

3.1原理分析

3.1.1车模平衡控制

3.1.2车模速度控制

3.1.3车模方向控制

第四章机械

4.1制作情况概述

4.2系统机械方案选定

4.3车模的机械结构

4.3.1车模的机械结构

4.3.2电感支架

4.3.3陀螺仪加速计的安装

4.3.4齿轮咬合与车胎处理

第五章系统的开发环境与车模的调试

5.1开发环境

5.2上位机软件

第六章车模的主要参数

6.1智能汽车外形参数

6.2智能汽车技术参数

附件1

1、主程序：

2、中断程序

参考文献

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第一章引言

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第一章引言

1.1概述

“恩智浦”杯全国大学生智能汽车竞速竞赛，前身是“飞思卡尔”智能汽车竞速竞赛，今年进行到第十一届，几年经验的积累使得比赛形式丰富，比赛规则比较完善，为广大同学提供了一个良好的学习提高的平台。第十一届大赛，延续往年第七届的规则，电磁车为直立行走模式，以100mA的交变电流为赛道，自主开发检测传感器，检测赛道信息。

为响应教育部关于加强大学生的创新意识、合作精神和创新能力的培养的号召，我们组队积极参加了第十一届“恩智浦”杯全国大学生智能汽车电磁组的比赛。从20115年11月开始着手进行准备，历时近10个月，鉴于电磁组与光电、摄像头在检测方法上有本质的不同，我们在传感器设计上采用电感线圈检测磁场，通过在多个点布置不同方向的检测传感器获取赛道信息，利用所获取的信号进行处理，实现对赛车转向、速度进行控制。

同时，我们利用前几届比赛积累下的经验，继续加强在电源管理、噪声抑制、驱动优化、整车布局等方面的研究工作，使智能车能够满足高速运行下的动力性和稳定性需求，获得了良好的综合性能和赛场表现。

本技术报告将针对我们的传感器信号处理设计安装、底盘参数选择、电路设计、控制软件主要理论、控制算法等方面进行阐述，并列出了模型车的主要技术参数。

1.2整车设计思路

1.2.1控制系统

智能车的工作模式：电磁传感器获取赛道某点电磁特性，信号输入到k60控制核心进行进一步处理以获得赛道信息；通过旋转编码器转速传器检测车速；电机转速控制采用PI控制，通过PWM控制驱动电路调整电机的功率。

1.2.2整车布局

鉴于赛车和赛道的特点，并且车模特性，今年在整车布局上仍延续基本布局的思路，采用低重心紧凑型设计。为调整整车重心位置，采用碳杆支撑电磁传感器，减小转动惯量。

在降低整车重心方面采用了低位的布局，同时设计了强度高质量轻的电磁传感器安装架，减轻信号采集电路板重量。

图1-1

图1-2

1.2.3电磁组的主要特点

1、传感器信号为模拟值

电磁组需要检测的信号为大小100Ma，频率为20KHz的方波信号，赛道有大仙铺成，导线周围分步着交流变化的磁场，由于赛道的各种形状，使得磁场发生叠加，不同的赛道形状不同的特征磁场，如下图为十字赴京的磁场。赛道信息相对于传统黑白线具有信号可以提供模拟信息的优势，我们利用电磁赛道这种优势，完善小车控制算法，达到了较好的控制效果。

图1-3

2、传感器信号具有方向性

磁场是矢量，在空间的分布为具有方向性，所以传感器检测到的信号也具有特定的方向性。在实际检测的时候发现，不同方向传感器的变化规律有很大的不同，这也和磁场的分量变化规律相一致。比如，磁场垂直分量变化的比较早，但是受相邻赛道的影响较大，而磁场的水平分量恰好相反。

第二章硬件设计

2.1硬件系统总体设计

2.1.1可靠

可靠是系统设计的第一要求，我们对电路设计的所有环节都进行了如下的改进和设计：

电源系统的稳压性能、纹波噪声的去处、功率的充足提供的可靠性等；主控系统的电路优化，减少电路元件的体积和用量，减少不稳定因素；动力系统的动力性能可靠性，如加速、制动等性能会有大幅度的改善，为整车的性