飞思卡尔 电磁组.doc

第十届“飞思卡尔”杯全国大学生
智能汽车竞赛
技术报告
学校: 常熟理工学院
队伍名称: 物电电磁二队
参赛队员: 梅亚军、沈锦杰、黄志鹏、张峰
带队老师: 徐健、顾涵
关于技术报告和研究论文使用授权的说明
本人完全了解第十届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛关保留、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
本文介绍了常熟理工学院物电电磁二队电磁车的成果。智能车的硬件平台采用带MK60DN256Vll10处理器,软件平台为IAR Embedded Workbench开发环境,车模采用大赛组委会统一提供的两辆B型车模。
文中介绍了智能车机械结构调整,传感器电路设计,舵机、电机控制算法以及起跑线的检测等。车模以MK60DN256Vll10单片机为控制核心,以安装在车体前的工字电感作为循迹传感器,采用干簧管检测起跑线,以欧姆龙编码器检测速度信息。车模系统的简单工作原理是MK60DN256Vll10单片机通过AD口采集电感检测的拟量,并通过算法处理,然后返回值用于舵机控制,根据编码器返回值进行电机的闭环控制。通过串口,借用蓝牙等工具进行舵机PD参数,电机PID的调节,以及整定传感器参数的整合处理,再通过数字红外进行两车之间联系,保持车距。
关键字: 机械结构、电磁寻线、舵机PD控制、电机PID控制
目录
第一章总体方案设计 6
第二章智能车机械结构调整与优化 9
主销内倾 9
主销后倾 10
外倾角 11
车轮安装示意图如下: 12
舵机的安装 12
舵机安装示意图如下: 13
小结 13
第三章电路设计说明 14
电源模块 14
传感器模块 15
电机模块 15
舵机模块 16
最小系统板设计 16
系统主板设计 17
小结 18
第四章智能车控制软件设计说明 19
软件设计总体框架 19
电机PID控制 20
舵机的控制 23
传感器数据的处理 24
小结 24
第五章开发工具、制作、安装、调试过程说明 25
软件编译环境 25
显示模块 25
蓝牙调试模块 26
上位机调试 26
本章小结 27
模型车的主要技术参数说明 28
结论 29
参考文献 31
附录A:程序源代码 32
引言
智能车辆是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统,它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术,是典型的高新技术综合体。目前对智能车辆的研究主要致力于提高汽车的安全性、舒适性,以及提供优良的人车交互界面。近年来,智能车辆己经成为世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力,很多发达国家都将其纳入到各自重点发展的智能交通系统当中。
竞赛要求在规定的汽车模型平台上,采用飞思卡尔半导体公司的8位、16位、32位微控制器作为核心控制单元,自主构思控制方案进行系统设计,包括传感器信号采集处理、电机驱动、转向舵机控制以及控制算法软件开发等位微控制器作为核心控制模块,制作完成一个能够自主识别道路的模型汽车。参赛队员的目标是模型汽车需要按照规则以最短时间完成单圈赛道。
竞赛旨在培养创新精神、协作精神,提高工程实践能力的科技活动。该竞赛是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。
在本文中,我们详细介绍了基于电磁传感器智能车系统。详细介绍车体机械结构的调整,传感器电路的设计,舵机控制算法,电机控制算法。在做车的整个过程中,培养了我们团队合作能力,动手的能力,创新的能力,对我们今后的学****产生积极的影响。
第一章总体方案设计
车体结构的总体设计:
(1)为了降低重心,主控板,电池尽量靠后就低放置。
(2)考虑到放远前瞻(约40 CM)可能带来车头过重,我们尽量选用尺寸小的10 mH的电感。选用质量轻的航模碳素杆作为支架。
(3)舵机直立安装,连杆加长,提高响应速度。
(4)两个方向的碳素杆形成三角结构,增加传感器稳定性。
整体车模如下图:
整体车模左视图
整体车模俯视图
主要模块介绍
1)传感器模块:通过感知电感发生的电流电压变化得