第五届飞思卡尔杯智能汽车竞赛决赛陕西理工学院-和磁共阵
第五届飞思卡尔大学生智能车大赛拉开帷幕
励 更 多 学 生 参 赛 的初 衷 。
李 程 ,就 如 同在 实 际 工 作 中 完 整 的 研 发 用 的 电 子技 术 人 才 ! ”匮翻 ( 健 )
本 也 比 CC D和 光 电 组 更 为 低 廉 ,更 是 多 个 成 员 分 工 协 作 、 发 挥 自 己特 长 随 着 飞 驰 的 智 能 车 尽 情 的 释 放 ,希 望
好 地 发 挥 了 飞 思 卡 尔 智 能 车 大 赛 鼓 的 结 果 。 参 加 一 次 智 能 车 竞 赛 的 过 这 样 一 个 平 台 能 够 为 中 国 培 养 更 多 有
电 磁 组 的 检 测 模 块 尺 寸 更 小 、开 发 制 作 包 括 多个 环 节 ,如 机 械 结 构 、硬 全 球 市 场 销 售 副 总 裁 兼 亚 太 区总 经 理 我 起 来 也 相 对 方 便 , 更 适 合 初 学 者 上 件 设 计 、软 件 设 计 、 综 合 调 试 等 多个 汪 凯 博 士所 言 : “ 们 希 望 通 过 智 能 手 掌 握 : 而 且 电 磁 组 的 相 对 硬 件 成 环 节 ,可 以说 取得 好 成 绩 的 智 能 车 都 车 大 赛 、看 到 学 生 们 的 才 华 和 激 情 伴
一
个 学 科 知 识 就 可 以 包 打天 下 。 第 五 届 飞 思 卡 尔 杯 大 学 生 智能 车
测 赛 道 信 息 这 都 对 参 赛 学 生 来 说 洲 工 作 室 的 曾 龙 同 学 在 介 绍 如 何 制作
是 个 全 新 的 设 计 尝 试 。另 一 方 面 ,
智 能 车 时谈 到 ,一 个 竞 赛 用 智 能 车 的 竞 赛 的 大幕 已 经 拉 开 ,正 如 飞 思卡 尔
介绍道 。
第五届飞思卡尔杯智能汽车竞赛决赛国防科大电磁铁军一师技术报告
第五届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校:国防科学技术大学队伍名称:电磁铁军一师参赛队员:刘树强谭一舟王杰带队教师:史美萍安向京费晓曦全国大学生智能汽车竞赛技术报告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五届“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:第一章引言目录摘要 ............................................................................................................................................... I I 第一章引言 (1)1.1 概述 (1)1.2电磁车体系结构 (1)1.3论文结构安排 (3)第二章系统硬件设计 (4)2.1电磁场检测方法分析 (4)2.1.1电磁场数学建模 (4)2.1.2电磁场检测方法 (6)2.2传感器模块设计 (9)2.2.1传感器信号处理 (9)2.2.2传感器布局设计 (10)2.3起始线检测模块设计 (12)2.4车模其它部分设计 (13)2.4.1速度传感器 (13)2.4.2控制部分 (14)2.4.3执行机构 (14)2.5.4人机接口 (15)2.5.5电源部分 (16)第三章系统软件设计 (17)3.1 MC9S12XS128片内资源简介 (17)3.2 所用模块简介 (18)3.2.1 时钟模块 (18)3.2.2 PWM 模块 (18)3.2.3 串口模块 (19)3.3赛道提取与赛车控制 (20)3.3.1赛道提取算法设计 (20)3.3.2跟踪控制程序 (21)3.4调试环境设计 (22)第四章赛车主要技术参数 (23)结论 (24)参考文献 (I)附录 ............................................................................................................................................. I I 附录A 整车效果图............................................................................................ I I 附录B:智能车源程序..................................................................................... I II全国大学生智能汽车竞赛技术报告摘要我队将于今年八月参加第五届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛。
第五届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛规则与赛场纪律
第五届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛竞速比赛规则与赛场纪律参赛选手须使用竞赛秘书处统一指定的竞赛车模套件,采用飞思卡尔半导体 公司的 8 位、16 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,完成智能车工程制作及调试,于指定日期与地点参加各分赛区的场地比赛, 在获得决赛资格后,参加全国总决赛的场地比赛。
参赛队伍的名次(成绩)由赛 车现场成功完成赛道比赛时间为主,技术报告、制作工程质量评分为辅来决定。
大赛根据车模检测路径方案不同分为电磁、光电与摄像头三个赛题组。
车模通过 感应由赛道中心电线产生的交变磁场进行路径检测的属于电磁组;车模通过采集 赛道图像(一维、二维)进行路径检测的属于摄像头组;车模通过采集赛道上少 数孤立点反射亮度进行路径检测的属于光电组。
竞赛秘书处制定如下比赛规则适用于各分赛区预赛以及全国总决赛,在实际 可操作性基础上力求公正与公平。
一、器材限制规定1. 须采用统一指定的车模。
本届比赛指定采用两种车模:z A 型车模:广东博思公司提供。
限定电磁组比赛使用。
z B 型车模:北京科宇通博科技有限公司提供。
限定光电组、摄像头组使用。
z 细节及改动限制见附件一。
2. 须采用飞思卡尔半导体公司的 8 位、16 位处理器(单核)作为唯一的微控制器。
z 有关细节及其它电子器件使用的限制见附件二;3. 参加电磁赛题组不允许使用传感器获取道路的光学信息进行路径检测。
z 参加光电赛题组中不允许传感器获取道路图像信息进行路径检测。
z 参加摄像头赛题组可以使用光电管作为辅助检测手段。
4. 其他事项z 如果损毁车模中禁止改动的部件,需要使用相同型号的部件替换;z 车模改装完毕后,尺寸不能超过:250mm 宽和 400mm 长。
二、有关赛场的规定1. 赛道基本参数(不包括拐弯点数、位置以及整体布局)见附件三;2. 比赛赛道实际布局将在比赛当日揭示,在赛场内将安排采用制作实际赛道的 材料所做的测试赛道供参赛队进行现场调试;三、裁判及技术评判 竞赛分为分赛区和全国总决赛两个阶段。
第五届飞思卡尔杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告
第五届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告第五届飞思卡尔杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告第一章引言“飞思卡尔杯”智能车大赛起源于韩国,是韩国汉阳大学汽车控制实验室在飞思卡尔半导体公司资助下举办的以HCSl2单片机为核心的大学生课外科技竞赛。
组委会提供一个标准的汽车模型、直流电机和可充电式电池,参赛队伍要制作一个能够自主识别路径的智能车,在专门设计的跑道上自动识别道路行驶,谁最快跑完全程而没有冲出跑道并且技术报告评分较高,谁就是获胜者。
其设计内容涵盖了控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械、能源等多个学科的知识,对学生的知识融合和实践动手能力的培养,具有良好的推动作用。
智能小车系统由HCS12微控制器、电源管理单元、路径识别电路、车速检测模块、舵机控制单元和直流驱动电机控制单元组成。
本系统以飞思卡尔公司的16位微处理器MC9S12XS128为控制核心,并采用CodeWarrior软件编程和BDM作为调试工具。
运用激光发射强大光线,使用采集光敏传感器AD值进行道路信息采集,并采用PWM技术来控制舵机的转向和电机转速。
舵机控制主要采用PWM信号开环控制,而速度控制方面,由数据表来设定速度,PID控制来调整速度。
通过将总线频率超频到40M来更快更准确地进行控制。
各个部分经过MCU的协调处理,能够以较快的速度在指定的轨迹上行驶,在进弯道之前能够提前减速并改变角度,达到平滑过弯和减小路程的效果。
在前几个月的努力中,我们自主设计机械结构和控制电路,构思独特算法,并一次次地对单片机具体参数进行调试。
可以说,这辆在跑道上奔驰的小车凝聚着我们的汗水和智慧。
在准备比赛的过程中,我们小组成员涉猎多个学科,这次磨练对我们的知识融合和实践动手能力的培养有极大的推动作用。
第五届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告第二章方案选择第二章方案选择智能汽车比赛以快速平稳地完成赛程作为目标,这就要求赛车能够快速准确地检测跑道路径,及时做出合理的控制并迅速执行。
飞思卡尔智能车大赛简介
飞思卡尔智能车大赛目录“飞思卡尔杯”智能车大赛起源于韩国,是韩国汉阳大学汽车控制实验室在飞思卡尔半导体公司资助下举办的以HCSl2单片机为核心的大学生课外科技竞赛。
组委会提供一个标准的汽车模型、直流电机和可充电式电池,参赛队伍要制作一个能够自主识别路径的智能车,在专门设计的跑道上自动识别道路行驶,谁最快跑完全程而没有冲出跑道并且技术报告评分较高,谁就是获胜者。
其设计内容涵盖了控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械、能源等多个学科的知识,对学生的知识融合和实践动手能力的培养,具有良好的推动作用。
全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛是在规定的模型汽车平台上,使用飞思卡尔半导体公司的8位、16位微控制器作为核心控制模块,通过增加道路传感器、电机驱动电路以及编写相应软件,制作一个能够自主识别道路的模型汽车,按照规定路线行进,以完成时间最短者为优胜。
因而该竞赛是涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科的比赛。
该竞赛以飞思卡尔半导体公司为协办方,自2006年首届举办以来,成功举办了五届,得到了教育部吴启迪副部长、张尧学司长及理工处领导、飞思卡尔公司领导与各高校师生的高度评价,已发展成全国30个省市自治区200余所高校广泛参与的全国大学生智能汽车竞赛。
2008年第三届被教育部批准列入国家教学质量与教学改革工程资助项目中9个科技人文竞赛之一(教高函[2007]30号文,附件2),2009年第四届被邀申请列入国家教学质量与教学改革工程资助项目。
参赛选手须使用竞赛秘书处统一指定并负责采购竞赛车模,采用飞思卡尔16位微控制器MC9S12DG128作为核心控制单元,自主构思控制方案及系统设计,包括传感器信号采集处理、控制算法及执行、动力电机驱动、转向舵机控制等,完成智能车工程制作及调试,于指定日期与地点参加各分赛区的场地比赛,在获得决赛资格后,参加全国决赛区的场地比赛。
参赛队伍之名次(成绩)由赛车现场成功完成赛道比赛时间为主,技术方案及制作工程质量评分为辅来决定。
第五届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛规则与赛场纪律
第五届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛竞速比赛规则与赛场纪律参赛选手须使用竞赛秘书处统一指定的竞赛车模套件,采用飞思卡尔半导体 公司的 8 位、16 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,完成智能车工程制作及调试,于指定日期与地点参加各分赛区的场地比赛, 在获得决赛资格后,参加全国总决赛的场地比赛。
参赛队伍的名次(成绩)由赛 车现场成功完成赛道比赛时间为主,技术报告、制作工程质量评分为辅来决定。
大赛根据车模检测路径方案不同分为电磁、光电与摄像头三个赛题组。
车模通过 感应由赛道中心电线产生的交变磁场进行路径检测的属于电磁组;车模通过采集 赛道图像(一维、二维)进行路径检测的属于摄像头组;车模通过采集赛道上少 数孤立点反射亮度进行路径检测的属于光电组。
竞赛秘书处制定如下比赛规则适用于各分赛区预赛以及全国总决赛,在实际 可操作性基础上力求公正与公平。
一、器材限制规定1. 须采用统一指定的车模。
本届比赛指定采用两种车模:z A 型车模:广东博思公司提供。
限定电磁组比赛使用。
z B 型车模:北京科宇通博科技有限公司提供。
限定光电组、摄像头组使用。
z 细节及改动限制见附件一。
2. 须采用飞思卡尔半导体公司的 8 位、16 位处理器(单核)作为唯一的微控制器。
z 有关细节及其它电子器件使用的限制见附件二;3. 参加电磁赛题组不允许使用传感器获取道路的光学信息进行路径检测。
z 参加光电赛题组中不允许传感器获取道路图像信息进行路径检测。
z 参加摄像头赛题组可以使用光电管作为辅助检测手段。
4. 其他事项z 如果损毁车模中禁止改动的部件,需要使用相同型号的部件替换;z 车模改装完毕后,尺寸不能超过:250mm 宽和 400mm 长。
二、有关赛场的规定1. 赛道基本参数(不包括拐弯点数、位置以及整体布局)见附件三;2. 比赛赛道实际布局将在比赛当日揭示,在赛场内将安排采用制作实际赛道的 材料所做的测试赛道供参赛队进行现场调试;三、裁判及技术评判 竞赛分为分赛区和全国总决赛两个阶段。
第五届飞思卡尔杯智能汽车竞赛决赛电磁组电子科技大学spyker队技术报告
第五届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校:电子科技大学队伍名称:spyker参赛队员:况逸群罗思源岳增祥带队老师:王子斌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五届“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:摘要本文介绍了一套智能车的磁导航设计方案,该智能车以MC9S12XS128作为整个系统信息处理和控制的核心。
由互感线圈采集赛道信息,提取出通电导线的位置,进而求得小车偏离导线的程度,对偏转角度进一步处理以控制舵机的转向,通过速度传感器获得实时速度信息,利用增量式数字PID 控制实现电机速度的闭环反馈控制。
关键词:MC9S12XS128 PID 线圈磁导航AbstractThis paper describes a set of intelligent cars magnetic navigation design, the intelligent car use the micro-controller unit MC9S12XS128 as micro-controller. Based on mutual inductance coil collection track information, extract the power pack line position, and then achieving the degree of deviation from the trolley wires, further processing of the deflection angle to control the servo steering, speed sensors get real-time speed information, using an incremental digital PID control algorithm to achieve closed-loop feedback control.Key words: MC9S12XS128 PID coil magnetic navigation目录摘要 (III)Abstract .................................................................................................................................... I V 目录. (V)第一章、引言 (1)第二章、传感器设计 (3)2.1、传感器选择: (3)2.1.1、线圈: (3)2.1.2、磁通门 (3)2.1.3、霍尔效应传感器 (3)2.1.4、磁阻传感器 (3)2.2、传感器外形 (4)2.3、传感器排布方案 (5)2.3.1、绕制传感器一字型排列 (6)2.3.2、绕制传感器八字型排列 (6)2.3.3、绕制传感器竖直倾斜混合排列 (7)2.3.4、电感混合排列 (8)第三章、智能车机械构架 (9)3.1、传感器放置: (9)3.2、舵机放置: (9)3.3、编码盘安装: (10)3.4、车体机械的调整 (11)3.4.1、前轮主销后倾角 (11)3.4.2、前轮主销内倾角 (12)3.4.3、前轮前束角 (13)3.4.4、后差速轮的调整 (13)第四章、硬件电路设计 (15)4.1、综述 (15)4.2、测速: (16)4.3、电源模块 (16)4.3.1、5V供电电源 (16)4.3.2、7.2v供电源 (17)4.4、舵机模块: (17)4.5、电机驱动模块 (17)4.5.1、电机特性 (17)4.5.2电机驱动 (18)4.6、传感器模块 (20)4.7、起始线检测模块 (20)第五章软件设计 (21)5.1、导线检测 (21)5.2、程序框架 (21)5.2.1、整体框架 (21)5.2.2、速度控制流程 (22)5.2.3、电机控制流程 (23)5.3、PID算法【2】 (23)5.3.1、模拟PID (24)5.3.2、PID参数作用 (24)5.4、舵机整定 (26)5.5、电机整定 (26)5.6、弯道策略 (26)第六章、智能车调试 (27)6.1、开发工具 (27)6.2、在线调试 (28)6.3、蓝牙串口调试 (28)第七章、总结 (31)参考文献 (I)附录: (II)A:模型车参数说明 (II)B:机械结构参数调整 (II)C:智能车系统原理图 (III)D:部分程序源代码 .............................................................................................................. I V全国大学生智能汽车邀请赛技术报告第一章、引言“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛是由教育部高等自动化专业教学指导分委员会主办的一项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。
第五届飞思卡尔杯智能汽车竞赛决赛南京理工大学南理工电磁1队技术报告
第五届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校:南京理工大学队伍名称:南理工电磁1队参赛队员:王苏华金龙刘智君带队教师:吴益飞、郭健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五届“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:王苏华金龙刘智君带队教师签名:吴益飞郭健日期:2010.8.10目录摘要............................................................. I V 第一章引言.. (1)1.1 课题研究背景及意义 (1)1.2 智能车发展概况 (1)1.3 智能车主要关键技术 (3)1.3.1 车辆定位技术 (3)1.3.2 车辆控制技术 (4)1.4 “飞思卡尔”智能车比赛简介 (4)1.5 本文主要研究内容 (5)第二章智能车总体设计 (7)2.1 系统需求分析 (7)2.2 系统总体组成结构 (7)2.3 系统工作原理 (10)2.4 控制系统特点说明 (10)2.5 本章小结 (11)第三章智能车机械设计 (12)3.1基本结构参数介绍 (12)3.1.1 模型车车体 (12)3.1.3 直流电机 (13)3.2 机械结构调整与改造 (15)3.2.1 前轮定位参数调整 (15)3.2.4 后轮差速机构调整 (19)3.2.5 后悬挂减震弹簧预紧力调整 (20)3.3 本章小结 (22)第四章智能车硬件电路设计 (23)4.1硬件电路总体组成结构框图 (23)4.2核心控制模块 (24)4.3电磁传感器模块 (26)4.3.1 设计原理 (26)4.3.2 电路设计原理 (33)4.4 电源管理模块 (38)4.4.1 +5V电源模块 (39)4.4.2 +6V电源模块 (40)4.4.3 +14V电源模块 (41)4.5 电机驱动模块 (42)4.6 舵机驱动模块 (44)4.7 速度传感器模块 (45)4.7.1 速度传感器的选型 (45)4.7.2 鉴相电路 (46)4.8 本章小结 (47)第五章硬件电路PCB设计 (48)5.1经典EMC理论 (48)5.2 系统PCB设计简介 (49)5.3本章小结 (49)第六章智能车软件设计......................................... - 50 -6.1 系统软件设计总体规划 ..................................... - 50 -6.1.1 系统构架规划 ............................................................................................. - 50 -6.2 系统控制流程设计 ......................................... - 53 -6.2.1 系统工作流程 ............................................................................................. - 53 -6.3 系统模块化程序设计 ....................................... - 55 -6.3.1 时钟模块 ..................................................................................................... - 55 -6.3.2 电磁感器检测模块...................................................................................... - 56 -6.3.3 舵机、电机PWM控制模块.......................................................................... - 58 -6.4 本章小结 ................................................. - 62 -第七章智能车系统调试......................................... - 63 -7.1 系统各模块调试 ........................................... - 63 -7.1.1 MCU最小系统调试....................................................................................... - 63 -7.1.2 母板调试 ..................................................................................................... - 63 -7.1.3 电机驱动板调试 ......................................................................................... - 64 -7.2 系统联调 ................................................. - 65 -7.3 系统不足及改进方向 ....................................... - 65 -7.4 本章小结 .................................................. - 65 -第八章总结. (66)致谢 (67)参考文献 (I)附录A 制作赛车车模基本参数....................................... I II 附录B 程序源代码 .. (V)第五届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告摘要本文以第五届“飞思卡尔”杯智能车比赛为背景,根据比赛相关要求,提出了基于电磁引导的车辆控制系统总体设计方案,并阐述了系统工作原理。
陕西理工学院简介
陕西理工学院简介陕西理工学院(简称陕理工),位于陕西省汉中市,学科涵盖经济学、法学、教育学、文学、历史学、理学、工学和管理学,办学层次有研究生教育、本科教育、高职教育、继续教育,学校校园占地1742亩,建筑面积55万平方米,各类在校学生约2万人。
陕西理工学院是一所历史悠久、办学特色鲜明的多科性大学。
学校坐落在素有“西北小江南”之美誉的中国历史文化名城??汉中市。
物华天宝、人杰地灵,深厚的历史文化底蕴和优美的自然环境,为学校的建设和发展提供了得天独厚的条件。
学校校园占地约1700余亩,建筑面积52万平方米。
陕西理工学院陕西理工学院是一所涵盖哲学、经济学、法学、教育学、文学、历史学、理学、工学和管理学的多科性大学。
学校坚持科学的发展观,坚持人才培养、科学研究与地方经济建设协调发展,以提高学科建设水平和教育教学质量为中心,培养具有创新精神和实践能力的高级应用型人才。
2006年1月经国务院学位委员会批准,我校新增为硕士学位授予单位。
为我校首批硕士学位授权学科专业。
学校现已形成了研究生教育、本科教育、高职教育、成人教育的多层次办学格局。
学校现有8个二级学院、11个系和1个教学部,设有汉语言文学、数学、英语、机械设计制造及其自动化、电气工程及其自动化、计算机科学与技术、通信工程等53个本科专业。
学校现有3个省级重点学科、2个省级重点实验室和1个省级高校哲学社会科学重点研究基地,拥有10个省级工程技术中心与平台。
教学科研仪器设备总值18965万元。
学校馆藏图书213.79万册,中外文期刊3450种。
学校教学科研设施齐全,条件完备。
学校有一支结构合理、素质良好、富有敬业精神的教职工队伍。
现共有教职工1652名,其中专任教师928名,具有副高以上职称者338人,国务院特殊津贴获得者、全国及省级优秀教师、曾宪梓教育基金会优秀教师获得者20余人。
全校共有各类在校学生 2.57万人,其中全日制在校生2.2万人。
陕西理工学院始终坚持以教学为中心,围绕地方经济建设和社会发展的需要,以培养合格的专业技术人才为己任,全面贯彻党的教育方针,依法办学,坚持深化改革、从严治教,积极适应社会需求,调整专业布局,优化课程设置,加强师资队伍建设和学科、课程建设,形成了较为合理的学科、专业、课程结构,建立了完备的教学质量监控体系,教学质量稳步提高。
第五届 南理工摄像头1队技术报告
3
第二章 智能汽车控制系统总体设计
智能车系统的制作要求是能够自主识别路线,即在按规则专门设计的跑道 上自动识别道路行驶,要求最快跑完全程而没有冲出跑道,要求智能小车运行 又快又稳。因此对于小车的控制系统来说稳定性和快速性是控制系统设计的两 个重要指标。
1.3 本文结构安排
本文以第五届全国大学生智能汽车竞赛为背景,为了保证智能汽车能够具 有迅捷的速度、远而清晰的前瞻以及较高的灵敏度与稳定性,从软硬件方面对 系统进行了优化。本文结构安排如下: 第一章,引言。 第二章,智能汽车控制系统总体设计。 第三章,模型车机械设计说明。 第四章,智能汽车控制系统硬件电路设计。 第五章,图像处理和算法设计。 第六章,系统调试。
I
第一章 引 言
1.1 研究背景
1885 年,德国工程师卡尔·本茨在曼海姆制造成世界上第一辆装有 0.85 马 力汽油机的三轮车。而几乎同时,德国工程师戈特利布·戴姆勒也成功研制成 一辆公认的以内燃机为动力的四轮汽车,因其使用重量轻、转速快的汽油发动 机做动力,可以说是现代意义上的汽车。汽车从上世纪末诞生以来,已经走过了 百年多的风风雨雨,从卡尔·本茨造出的第一辆汽车以每小时 18 公里的速度, 跑到现在,竟然诞生了从速度为零到加速到 100 每小时公里只需要三秒多一点 的超级跑车,汽车发展的速度是如此惊人! 汽车已然已经从一种实验性的发明转变为关联产业最广、工业技术波及效 果最大的综合性工业。为了占领未来汽车市场,如今已有许多公司把各种先进 技术和装备,如微型电子计算机、无线电通讯、卫星导航等技术、新设备和新 方法、新材料广泛应用于汽车工业中,汽车正在走向自动化和电子化。汽车作 为现代人类的交通工具,改变了人们的生活方式,推动了社会经济的发展和人 类文化的进步,成为社会不可缺少的交通工具。 随着汽车保有量的日益增加,汽车也带来诸如环境污染、能源消耗、交通 安全等社会问题,其中汽车道路交通安全问题尤为突出,世界上每年道路交通 事故死亡约 120 万人。由于汽车事故不断出现,造成重大的社会危害,引起了 世界各国的重视,汽车驾驶的安全问题已成为全球性的社会问题。 通常对车辆的操作实质上可视为对一个多输入、多输出、输入输出关系复 杂多变、不确定多于干扰源的复杂非线性系统的控制过程。驾驶员既要接受环 境如道路、拥挤、方向、行人等的信息,还要感受汽车如车速、侧向偏移、横 摆角速度等的信息,然后经过判断、分析和决策,并与自己的驾驶经验相比较, 确定出应该做的操纵动作,最后由身体、手、脚等来完成操纵车辆的动作。因 此在整个驾驶过程中,驾驶员的人为因素占了很大的比重。一旦出现驾驶员长 时间驾车、疲劳驾驶、判断失误的情况,很容易造车交通事故。
飞思卡尔杯全国大学生智能汽车邀请赛北理风行者车队技术报告
速度检测模块由 S12 的增强型捕捉计数模块、传感器和外围电路组成,通过 检测赛车的实时车速为赛车的车速控制提供控制量。
2.3 智能车系统软件结构设计
如果说系统硬件对于智能车来说是它的骨架和躯体,那么软件算法就是它的 思想。软件算法的优劣直接体现了智能车辆的“智能”高低。所以软件系统对于智 能车来说至关重要。 首先,赛车系统通过路径识别模块获取前方黑色引导线的信息, 同时通过速度检测模块实时获取赛车的速度。 利用连续路径识别算法求得赛车与黑 线位置的偏差,接着采用 P 方法对舵机进行控制,根据检测到的实时车速,结合模 糊控制策略对赛车速度进行恰当的控制调整,使赛车在符合比赛规则情况下沿赛道
50cm 316mm 172m 18/76
图 3.1 模型车的底盘结构
3.2 智能车运动学状态方程
在只考虑车辆的平面运动情况下,当转向时,车辆只做平面运动及平面旋转 运动,如图 3.2、3.3 所示。
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图 3.2 小车转向示意图
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图 3.3 转向平面图
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由角速度的定义可知
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以智能汽车为研究背景的科技创意性制作,是一种具有探索性的工程实践活 动,其本质也是人类创造有用人工物的一种训练性实践,其过程属性是综合,而结 果属性很可能是创造。通过竞赛,参赛的同学们培养了对已学过的基础与专业理论 知识与实验的综合运用的能力;带着背景对象中的各种新问题,学习控制、模式识 别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科新知识,包括来自不同学科 背景大学生的相互学习,逐渐学会了在学科交叉、集成基础上的综合运用;若是以 实用为目的,还必须考虑考虑可靠性、寿命、外观工业设计、集成科学与非科学, 在具体约束条件下融合形成整体的综合运用。这样的训练是很有意义的。
陕西理工学院物理与电信工程学院 学生综合素质测评实施细则
2、违反四项基本原则,参与有损祖国尊严、荣誉、利益和危害社 会秩序活动的者,该项基本素质考评为 0 分;
第二章 基本素质测评
第八条、基本素质(F1)测评主要根据学生实际情况,从思想政治 表现、个人品德修养、学习态度状况、组织纪律观念、身心健康素质等 五方面进行评估。
第九条、班级考评小组基于优秀、优良、良好、合格(不合格)四 个档次对班级学生实施基准分。被确立为优秀者按 95 分计,优良者按
2
85 分计,良好者 75 分,合格者按 60 分计,不合格者按 50 分或 0 分计。 第十条、下列情况按“不合格”对待 1、对于长期沉溺于“网游”、无故旷课、在宿舍外租住房屋住宿、
第二十条、测评结果体现学生综合素质的相对水平,作为下列各项 工作的依据:
第十三条、课程学习成绩由学院教学秘书从教务管理系统导出并予 以审核确认。
第十四条、课程学习成绩排名以学年度平均学分绩点为依据。在进 行综合素质测评成绩评定时按照百分制的平均成绩(F2)来计算。
3
第四章 创新与实践能力测评 第十五条、创新与实践能力测评主要内容及其评分标准: 1、职业技能(15—20 分)。 由英语水平和相关基本技能认证构成。英语水平包括托福、国家英 语四、六级;基本技能认证包括计算机等级证、电子技能认证、计算机 “软考”(计算机技术与软件专业技术资格水平考试)资格认证以及相 关的资格证书,按取得的时间对应学年加分,不得跨学年重复加分。该 项二年级最高加分不超过 20 分,三、四年级最高加分不超过 15 分。 (1)大学期间通过托福考试者 10 分,英语四、六级通过者加分标 准
第五届全国大学生“飞思卡尔”杯智能车竞赛决赛成绩汇总
华硕二队25.266
8
上海电力学院
电自二队30.211
江苏科技大学
鹰之歌32.969
浙江理工大学
天速星27.760
9
浙江师范大学
低空飞翔30.533
河海大学
荷风33.914
南京理工大学
南理工摄像头1队27.870
10
南京理工大学
南理工电磁1队30.758
三江学院
三电二队34.627
河海大学常州校区
9
华北赛区
电磁组8
光电组9
摄像头组8
学校名称
队伍名称
学校名称
队伍名称
学校名称
队伍名称
1
北京理工大学
星际航行者24.101
北京科技大学
北京科技大学
光电一队22.051
北京科技大学
北京科技大学
摄像头一队21.405
2
天津工业大学
天津工业大学
磁导航一队25.830
北京科技大学天津学院
战鹰队25.370
北京科技大学天津学院
华德创造1队30.866
华北电力大学
冲刺流星34.600
东北大学秦皇岛分校
东秦2队31.719
7
北京理工大学秦皇岛分校
无影31.334
哈尔滨工业大学
光电之星34.729
辽宁工程技术大学
流星二队33.192
8
大连理工大学
超级兔子32.784
大连大学
连大—光之影36.805
河北工业大学
河工机械队37.160
西部赛区
电磁组9
光电组8
摄像头组9
学校名称
队伍名称
(完整word版)飞思卡尔智能车技术报告
集成化的设计思路的好处是原件密度高,系统可以小型化一体化,通过综合考虑各方面因素,在确定了系统最终硬件方案不做大的更改的情况下,在确保了系统可靠性的前提下,最终选择了一体化,集成化的硬件设计思路。使车体硬件电路布局紧凑,稳定可靠。
3、大前瞻,高分辨率方案。
在光电传感器的安装不影响赛车行驶的前提下,尽可能的提高传感器前瞻,更大的前瞻,能为赛车提供更多的信息,更能让赛车提前作出决策。
3.5.2主销内倾角
主销内倾角是指主销在汽车的横向平面内向倾斜一个角度,即主销轴线与地面垂直线在汽车横向断面内的夹角。主销内倾角也有使车轮自动回正的作用。通常汽车主销内倾角不大于80。
2.5.3前轮外倾角
通过车轮中心的汽车横向平面与车轮平面的交线与地面垂线之间的夹角称为“前轮外倾角”。轮胎呈现“八”字形张开时称为“负外倾”,而呈现“V”字形张开时称为“正外倾”。一般前轮外倾角为10左右。
4.5速度检测模块
为了使车在跑的过程中能快速加速,及时减速除了要有好的算法来控制,还依赖于速度闭环返回的速度脉冲值的可靠度和精确度,因此为了提高检测精度,最后选用了精度较高的光电编码器,光电编码器使用5V-24V电源,输出12.5%-85%VCC的方波信号。
9.2存在的不足
9.3可改进的方法
第十章参考文献
第一章引言
1.1方案介绍
系统硬件设计可以说是整个智能车设计的基础和重中之重。正确的硬件设计方向与思路,是系统稳定可靠的基础,功能强大的硬件系统,更为软件系统的发挥提供了强大的平台。、
1、整车低重心设计。
通过以往几届比赛的经验我们看到,往往重心低,体积小巧,布局紧凑的赛车更能取得好的成绩。、于是,我们通过合理布局电路板和各种传感器,尽可能地降低整车重心。在不影响传感器前瞻,或者不过度牺牲传感器性能的情况下,尽量降低光电传感器的高度,以提高赛车的侧翻极限。
第五届飞思卡尔智能汽车竞赛电磁组设计参考方案
第五届全国大学生智能汽车竞赛20KHz 电源参考设计方案(竞赛秘书处技术组版本1.0)第五届全国大学“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛新增加了“电磁组”。
根据比赛技术要求,电磁组竞赛,需要选手设计的智能车能够检测到道路中心线下电线中20KHz交表电流产生的磁场来导引小车沿着道路行驶。
在平时调试和比赛过程中需要能够满足比赛技术要求的20KHz的交流电源驱动赛道中心线下的线圈。
本文档给出了电源设计参考方案,参赛队伍可以根据这些参考设计方案自行设计制作所使用电源。
一、 电源技术指标要求:根据《竞赛比赛细则》附件三关于电磁组赛道说明,20KHz电源技术要求如下:1、驱动赛道中心线下铺设的0.1-0.3mm直径的漆包线;2、频率范围:20K±2K;3、电流范围:50-150mA;下图是赛道起跑区示意图,在中心线铺设有漆包线。
图1 竞赛跑道起跑区示意图首先分析赛道铺设铜线的电抗,从而得到电源输出的电压范围。
我们按照普通的练习赛道总长度50,使用直径为0.2mm漆包线。
在30摄氏度下,铜线的电阻率大约为 0.0185欧姆平方毫米/米。
计算可以得到中心线的电阻大约为29.4欧姆。
按照导线电感量计算机公式:42ln0.75()lL l nHd⎛⎞=×−⎜⎟⎝⎠。
其中l, d的单位均为cm。
可以计算出直径为0.2mm,长度50米的铜线电感量为131微亨。
对应20KHz下,感抗约为16.5欧姆。
可以看出,线圈的电感量小于其电阻值。
由于导线的电感量与铺设的形状有关系,上述计算所得到的电感量不是准确数值。
另外,我们可以在输出时串接电容来抵消电感的感抗。
所以估算电源电压输出范围的时候,我们不再特别考虑线圈的电感对于电流的影响。
为了方便设计,我们设计电源输出电压波形为对称方波。
由于线圈电感的影响,线圈中的电流为上升、下降沿缓变的方波波形。
如下图所示图2 线圈驱动电压与电流示意图对于电阻为29.4欧姆的赛道导线,流过100mA的电流,电压峰值应该大于3V。
足球机器人历年比赛
目前全国有一百六十多所高校参加机器人比赛,以下是在这些高校中选出的八个(清华大学、中国科学技术大学、上海大学、国防科技大学、大连理工大学、浙江大学、东南大学和上海交通大学)最具代表性和成绩比较优异的大学参加足球机器人比赛的情况。
清华大学机器人实验室:自动化系控制理论所辖下有个机器人实验室,精密仪器系,计算机系也有但是不做硬件。
1998年在国内引入了Robocup仿真比赛。
2001年8月,第五届RoboCup世界杯赛在美国西雅图举行。
清华风神队获得冠军。
“广州理想杯2004中国足球机器人大赛”(2004年10月14-17日,广州)中荣获类人组最佳表演奖;主办:中国自动化学会机器人竞赛工作委员会、科技部高技术研究发展中心;“2005中国机器人大赛”(2005年7月28-30日,江苏常州)中荣获类人组项目比赛冠军,舞蹈组亚军;主办:中国自动化学会机器人竞赛工作委员会、科技部高技术研究发展中心“2004滨州机器人邀请赛”中荣获类人组表演奖,主办:中国自动化学会机器人竞赛工作委员会、山东滨州市人民政府。
中国科技大学1998年中国科技大学组建了国内第一支RoboCup仿真足球队。
1999年首届全国RoboCup仿真机器人足球赛在重庆举行。
中国科技大学夺得了冠军和亚军。
2000年中国科技大学的代表队首次参加RoboCup2000世界杯仿真组比赛中,在110个队的较量中闯入决赛,并夺得第九名的好成绩。
2001中国RoboCup2001仿真比赛随中国智能自动化学术年会于2001年8月13日-16日在昆明成功举行。
本次活动中共有来自清华大学、中国科技大学、浙江大学、上海大学等学校的12支仿真机器人足球队参加了比赛。
2001年8月,第五届RoboCup世界杯赛在美国西雅图举行。
清华风神队获得冠军。
中国科技大学蓝鹰队进入仿真组和四腿组八强。
2002年6月,日本福冈第六届RoboCup世界杯赛,清华大学蝉联仿真组冠军,北京理工大学获得亚军,中国科技大学进入仿真组和小型组前8名。
五年磨一剑 走向成熟的智能车竞赛 第五届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛总决赛闭幕
院 代表 队击 败 众多 强手 ,勇 夺 新设 立的 历 程 ,并 肯 定 了竞 赛 在 实 践 教 育 和 提 电磁组 第 一 名 ,清华 大学 同 样收 获 了电 升 高 校 学 生 动 手 能 力 方 面 的 多 方 成
磁 组 特等 奖 。摄 像头 组 的特 等奖 则被 获
就 。 飞 思 卡 尔 高 级 副 总 裁 兼 首 席 市
落 户 西 部 ,走 进 西 北 工 业 大 学 。
万 人 大 竞 赛
全 国 大 学 生 “ 思 卡 尔 ” 杯 智 飞 能 汽 车 竞 赛 从 五 年 前 设 立 以 来 ,参 赛
队 伍 规 模 成 长 速 度 惊 人 ,从 最 初 的 5 9 所 高 校 l 0 队 伍 参 与 的 邀 请 赛 ,到 l支
场 官He r R c ad 度 评 价 了 飞 思 卡 ni i r高 h
得 第 一名 的 j
图1 蓄势待发的智能车模型
学 捧 走 。本 年度 的创 意组 是 现场 最 吸引 尔 杯 智 能 车 竞 赛 举 办 5 来 的 快 速 发 年
飞 思卡 尔 杯智 能 车竞 赛 的 选手 也只 有 一 观 众 的竞 赛项 目 ,入 围决 赛 的五支 队伍 展 ,并 且透 露 飞 思 卡 尔 已 经 与 教 育 部 在 “ 难 救援 ” 的主题 框 架下 发 挥 自己 进 行 了 下 一 个 5 的 合 作 谈 判 .近 期 灾 年 次 机会 ,在岁 月 流逝 中 见证 一 批批 大 学
能 车 以 数 字 信 号 为 基 础 的信 息 采 集 模 式 ,直 接 将模 拟技 术 引人 了竞 赛 中 ,让 同 学们 拥有 一 个难 得 的模 拟 技术 实 践机
图4 堪称历届最复杂 的决赛 赛道
第五届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛创意组竞赛说明
第五届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛创意组竞赛说明一、 前言全国大学生智能汽车竞赛创意组比赛是在继前三届智能汽车竞速比赛之后,为了能够进一步提高大学生创新能力、丰富竞赛内容、提高竞赛水平而提出的创意竞赛。
第四届已经成功举办了一次创意比赛,从参赛的二十多项作品中评选出一、二等奖十名。
本届智能汽车竞赛将继续举办创意组比赛,经过遴选后的参赛作品将与智能汽车竞速比赛全国总决赛一起举行。
为了能够更加规范创意比赛的竞赛和评选,本届创意比赛采用统一硬件框架平台、限定作品主题的方法。
参赛队伍可以利用统一的硬件平台,在限定的主题范围内,制作参赛作品。
二、 参赛作品要求:1、 参赛作品的主体需要选用网站上公布的《全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛创新大赛套装》进行搭建。
平台示意图2、 作品的主题为“抗震救灾、绿色家园”。
3、 作品内容需要包括的基本的模块:a) 外部环境检测传感器与相应的信息处理模块;b) 运动机械装置与驱动控制模块,建议以各类模型车为基础;c) 嵌入式计算机信息处理模块;d) 电池与电源管理模块;e) 核心计算机处理模块必须使用飞思卡尔公司的处理器芯片系列。
竞赛评比将由竞赛现场专家组通过现场观摩作品展示、参赛队员提问、现场观众投票等环节对于参赛作品评分并最终确定比赛名次。
三、 报名办法:1、2010年暑期之前在校具有正式学籍的全日制本科生及研究生均可以参加比赛。
每支参赛队由3名学生组成,其中至少包括2名本科生,带队老师1‐2名。
若由两名教师联合指导,这两名教师必须具有不同的一级学科研究背景。
报名学生可以是参加全国大学生智能汽车竞速比赛的同学。
2、每所学校限报一支队伍。
3、报名截止日期为2010年7月1日,智能汽车竞赛分赛区比赛结束为止。
4、参赛队直接向全国总决赛组委会报名。
杭州电子科技大学教务处 310037陈临强 139065198909 0571‐86915010clq@参赛队提交创意竞赛报名表格,见附件一。
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第五届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校:陕西理工学院队伍名称:和磁共阵参赛队员:闫露露廖忠林杨振威带队教师:刘沛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四届“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:闫露露参赛队员签名:廖忠林参赛队员签名:杨振威带队教师签名:刘沛日期:2010-8-8目录第一章、引言 (1)1.1、大赛背景 (1)2.1、系统整体方框图如图1.1所示 (2)2.2、系统硬件方案设计概述 (2)2.3、系统软件设计方案概述 (2)3.1、前轮前束的调整 (3)3.2、舵机的安装位置 (3)3.3、编码器的安装 (4)3.4、电池位置的改动 (5)3.5、减震的改动 (5)3.6、主板的安装 (6)3.7、电机散热片的安装 (7)3.8、完成后小车的硬件参数 (7)第四章、硬件电路设计 (9)4.1、电源模块设计 (9)4.2、驱动电路设计 (10)4.3、测速模块 (11)4.4、起始线的识别 (13)第五章、传感器 (15)5.1、运算放大器放大方案 (15)5.2、三极管放大方案 (15)第六章、传感器布局 (18)第七章、软件设计 (19)7.1、软件流程图如图7.1 (19)7.2、赛道信息检测 (19)7.3、方向控制算法 (21)7.4、速度控制算法 (22)第八章、软件调试 (25)8.1、开发环境CodeWarrior5.0调试 (25)8.2、上位机调试 (26)8.3、无线模块调试 (27)第九章、总结 (28)致谢 (28)参考文献 (29)附录A、源程序 (I)附录B、传感器电路原理图................................................................................. X XIV第一章、引言1.1、大赛背景“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛是教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会主办,飞思卡尔半导体公司协办,以“立足培养、重在参与、鼓励创新、追求卓越”为口号,为提高大学生的动手能力和创新能力而举办的。
大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、电子、电气、计算机和机械等多个学科交叉的科技创意性比赛。
智能车的制作从2010年1月到2010年7月,倾注了队员的汗水和心血。
使用大赛组委会统一提供的A型车模,以飞思卡尔公司提供的MC9S12XS128单片机为核心控制器,设计了由电磁感应线圈感应赛道信息,能自主循线,使用PID调速控制算法的智能车。
在制作小车的过程中我们认真分析了机械结构,并进行了部分改动,通过大量实验和理论分析最终确定了智能车的硬件电路和软件控制策略等。
从中我们学到了很多书本上学不到的知识,也提高了动手能力。
1.2、技术报告内容安排说明此技术文档的正文部分大致分为九个部分:第一章,引言部分,介绍比赛背景,技术报告内容安排说明,智能车制作情况等。
第二章,赛车整体设计,从硬件及软件方面简单的介绍了赛车结构。
第三章,赛车机械结构调整,具体介绍了对赛车各个机械部分的调整,使其达到最佳状态。
第四章,智能车硬件电路方案的选取,介绍了BTS7960驱动模块,电源管理模块以及停车检测。
第五章,传感器,对传感器的原理、选择、测试,输出信号作了详细的阐述和分析。
第六章,传感器布局。
第七章,软件设计,介绍了舵机的控制方法、速度的控制方法以及刹车和停车。
第八章,软件测试模块,介绍了系统软件调试所使用的软硬件。
第九章,总结,对智能车整体上的阐述以及存在的不足及参赛队员的心得感想。
第二章、系统整体方案设计2.1、系统整体方框图如图1.1所示图2.1、系统整体框图2.2、系统硬件方案设计概述我们参加的是电磁组比赛,主要包含道路信息识别模块、控制决策模块和电机驱动模块。
本智能车控制系统采用飞思卡尔公司的16位单片机MC9S12XS128为控制器,采用电磁感应线圈的方案识别道路信息,使用4片BTS7960并联作为电机驱动,可以稳定有力的驱动电机。
通过100线编码器实现速度的闭环控制,使得整车的性能稳定可靠。
使用干簧管作为起始线的检测,效果良好。
2.3、系统软件设计方案概述通过给11个传感器编号,对舵机转向采用PD 控制,系统的快速性好。
使用编码器测速对电机进行PID 控制。
使用ECT 捕获停车脉冲方式停车。
Mc9s12xs128控制器 电源模块传感器模块 编码器测速模块舵机 驱动模块转向控制 速度控制第三章、机械调整要想智能车跑的快,机械调整很重要,主要是前轮,重心的调整。
前轮调整包括主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角以及前轮前束的调整。
由于赛道复杂我们将主销后倾角和主销内倾角、前轮外倾角保持0度。
3.1、前轮前束的调整前轮前束是为了改善前轮外倾带来的不良后果,而前轮前束的调整必须与前轮外倾角相匹配,实际上,我们通过多次试验,最后将前束调整到内倾2度,整车性能比较稳定。
改动后的前轮前束如图3.1图3.1前轮前束改动图3.2、舵机的安装位置将舵机直立安装,并将舵机臂适当加长,可以提高舵机的灵敏性,但是舵机的输出转矩增加,固定比较麻烦。
实际证明这样改动舵机灵敏性能高一点。
如图3.2所示第五届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告图3.2、舵机安装图3.3、编码器的安装采用编码器进行测速,将其安装在车架上,齿轮与后轮转轴啮合,如图3.3所示。
图3.3、编码器安装图4第三章、机械调整3.4、电池位置的改动小车的重心位置主要影响动力性,制动性和稳定性,经过反复测试,最后我们将电池在原来位置的基础上向前挪了1cm。
如图3.4所示图3.4、电池位置的改动3.5、减震的改动由于我们将电池的位置做了适当改动,故原来的减震位置要改动,我们使用一条钢板,将其弯曲,刚好既能卡紧电池,又能发挥减震的作用。
更改后的减震如图3.5所示第五届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告图3.5、减震的改动3.6、主板的安装主控板的安装充分利用减震,在改动后的减震上用单根螺丝固定,由于位置有限,无法再安装其他固定螺丝,故我们用热熔胶将主板粘在减震上,既不影响减震,也牢固固定了主板,安装图如图3.6所示图3.6、主板安装图第三章、机械调整3.7、电机散热片的安装在调试的过程中,电机发热比较严重,我们给电机安装了一个散热片,如图3.7所示。
图3.7、电机散热片的安装3.8、完成后小车的硬件参数最终小车的硬件参数如表1所示,小车如图3.8所示。
表1、智能车最终参数项目参数车模几何尺寸(长、宽、高)(毫米)395×245×100车模轴距/轮距(毫米)138车模平均电流(匀速行驶)(毫安)1800电路电容总量(微法)1300传感器种类及个数电磁传感器11个,编码器1个,干簧管4个新增加伺服电机个数0赛道信息检测空间精度(毫米)20赛道信息检测频率(次/秒)500主要集成电路种类/数量Mc9s12xs128mal,c1815,LM339,LM2940,BTS7960车模重量(带有电池)(千克) 1.1kg第五届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告图3.8、完成后的智能车第四章、硬件电路设计4.1、电源模块设计电源是一个系统正常工作的基础,电源模块为系统其他各个模块提供所需要的能源保证,因此电源模块的设计至关重要。
模型车系统中接受供电的部分包括:传感器模块、单片机模块、电机驱动模块、伺服电机模块等。
设计中,除了需要考虑电压范围和电流容量等基本参数外,还要在电源转换效率、噪声、干扰和电路简单等方面进行优化。
可靠的电源方案是整个硬件电路稳定可靠运行的基础。
全部硬件电路的电源由7.2V ,2A/h 的可充电镍镉电池提供。
由于电路中的不同电路模块所需要的工作电流容量各不相同,因此电源模块应该包含多个稳压电路,将充电电池电压转换成各个模块所需要的电压。
智能车所需电源如图4.1所示图4.1系统所需电源 电源模块由若干相互独立的稳压电源电路组成。
在本系统中,除了电机驱动模块的电源是直接取自电池外,其余各模块的工作电压都需要经电源管理芯片来实现。
由于智能车使用7.2V 镍镉电池供电,在小车行进过程中电池电压会有所下降,故使用低压差电源管理芯片LM2940。
LM2940是一款低压稳压芯片,能提供5V 的固定电压输出。
LM2940低压差稳压芯片克服了早期稳压芯片的缺点。
与其舵机 控制器编码器传感器5V 5V 7V电池第五届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告它的稳压芯片一样,LM2940需要外接一个输出电容来保持输出的稳定性。
出于稳定性考虑,需要在稳压输出端和地之间接一个22uF低等效电阻的电容器。
A型车舵机额定工作电压是6V,此时舵机的滞后常数很大,在毫秒级上。
我们测量了电机的内阻(不考虑感性因素)为2Ω,综合电机的功率以及电池电压10%的波动,简单计算了一下在9V以下电机都能工作。
经过大量的测试,最终发现在电池电压不低于7.3V时,舵机电源使用7V时,舵机的滞后常数将大大减小。
灵敏性将大大提高,所以舵机使用7V电源。
使用两片LM2940分别向传感器、控制器和编码器供电。
使用一片LM2940和3个整流二极管1N4007将电压抬高到7V向舵机供电。
为了防止电源电压接反,利用二极管D1作为防反接保护二极管。
电路图如图4.2所示图4.2、电源电路原理图4.2、驱动电路设计驱动电路采用英飞凌的BTS7960,通态电阻只有16mΩ,驱动电流可达43A,具有过压、过流、过温保护功能,输入PWM频率可达到25KHz,电源电压5.5V--27.5V。
BTS7960是半桥驱动,实际使用中要求电机可以正反转,故使用两片接成全桥驱动。
实际上使用了4片BTS7960两两并联输出驱动,驱动电流更大,损耗更小,实际证明效果不错。
使用中出现过驱动发热的现象,最后查到原因是电池电压过低引起的,使用时要特别注意电池电压不能太低。
电路如图4.4示第四章、硬件电路设计图4.3、BTS7960管脚分配图图4.4、驱动电路原理图4.3、测速模块第五届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告为了使得模型车能够平稳地沿着赛道运行,除了控制前轮转向外,还需要控制小车的车速,使模型车在急转弯时速度不至于过快而冲出赛道,同时也使小车在直线段时以较快的速度行驶。
所以要时刻把握当前小车的速度,并根据小车所处的位置来实时调整小车的速度。
通过速度检测,可以消除或降低电池电压、电机传动摩擦力、道路摩擦力等的影响,使得小车在赛道上运行得更精确。