第三讲智能车机械篇之第一课

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智能车竞赛培训第一部分赛车的驱动

直流电动机的工作原理
N
N
S
S
直流电动机的工作原理
电刷＋ U －
N ＋ U －
N
S 换向片
S
工作原理
电枢绕组加直流电压
电枢绕组中产生电流
电流与磁场相互作用产生力
电磁转矩
两层意思： 1、产生电枢电流 2、产生电磁转矩
电枢旋转
直流电机的基本结构
1. 主要部件
(1) 定子
①主磁极
②换向磁极 ③机座 ④电刷装臵和端盖等
(4) 额定转速 nN (5) 额定励磁电压 UfN (6) 额定励磁电流 IfN
二、他励（并励）直流电动机的工作特性
供给励磁绕组电流的方式称为励
磁方式，分为他励和自励两大类。
（1）直流电机的励磁方式
直流电动机按励磁方式分类
+
他励
Ia
M
If + Uf
+
I
Ia
M
If
并励
Ua
U
－
+
－
I
Ia
M
－
稳定运行状态的过渡过程。电动机在起动瞬间(n=0)的电磁转矩称为起动转矩，起动瞬间的电枢电流称为起动电流，分别用Tst 和Ist表示。起动转矩为
Tst CTΦI st
如果他励直流电动机在额定电压下直接起动，由于起动瞬
间转速n=0，电枢电动势Ea=0，故起动电流为
UN I st Ra
(2.3.2)
他励直流电动机的制动
根据电磁转矩Tem和转速n方向之间的关系，可以把电机分为两种运行状态。当Tem与n同方向时，称为电动运行状态，简称电动状态；当Tem与n反方向时，称为制动运行状态，简称制动状态。电动状态时，电磁转矩为驱动转矩；制动状态时，电

2019.11.4智能车培训共127页PPT文档 128页PPT

智能汽车应包含以下结构：
◦ 智能汽车的信息采集、处理及传输 ◦ 智能汽车的自动控制系统 ◦ 智能汽车的通信系统 ◦ 智能汽车的导驶定位技术 ◦ 智能汽车的电源系统
第2章智能汽车设计基础——硬件
第2章智能汽车设计基础—硬件
从外观上看，智能车系统主要表现为由一系列的硬件组成，包括组成车体的底盘、轮胎、舵机装置、马达装置、道路检测装置、测速装置和控制电路板等。
光电式传感器的核心（敏感元件）是光电器件，光电器件的基础是光电效应。
2.1.1 光电式传感器
光电式传感器的结构简单，响应速度快，可靠性较高，能实现参数的非接触测量。
光电式传感器由光路及电路两大部分组成，光路部分实现被测量信号对光量的控制和调制，电路部分完成从光信号到电信号的转换。
2.1.1 光电式传感器
2.2.1 电源系统
在智能车设计中，电源关系到整个电路设计的稳定性和可靠性，是电路设计中非常关键的一个环节。 1．直流稳压电源的基本原理
图2.9 直流稳压电源电路
2.2.1 电源系统
电源变压器——将220 V的交流电压变成低压的交流电压。
整流电路——将交流电压变换成脉动的直流电压，通常由整流二极管构成的整流桥堆来执行。常见的整流二极管有1N4007和1N5148等，桥堆有RS210等。
2.1.3 测速传感器
图2.7 三种不同结构的霍尔式转速传感器
图2.7 三种不同结构的霍尔式转速传感器
2.1.3 测速传感器
2．光电式脉冲编码器光电式脉冲编码器可将机械位移、转角或速度变化转换成电脉冲输
出，是精密数控采用的检测传感器。光电编码器的最大特点是非接触式，此外还具有精度高、响应快、可靠性高等特点。

智能车电机驱动模块使用详解(1)

智能车电机驱动模块使用详解智能车的驱动系统一般由控制器、电机驱动模块及电机三个主要部分组成。

智能车的驱动不但要求电机驱动系统具有高转矩重量比、宽调速范围、高可靠性，而且电机的转矩‐转速特性受电源功率的影响，这就要求驱动具有尽可能宽的高效率区。

控制器采用飞思卡尔16位单片机PWM功能完成，智能车电机一般每一届都有主委会提供，而且型号指定，参数固定。

一般提供的为直流电机。

其控制简单、性能出众、供电方便。

直流电机驱动模块一般使用H型全桥式电路实现电机驱动功能。

H桥驱动工作原理H 桥驱动电路是为了直流电机而设计的一种常见电路，它主要实现直流电机的正反向驱动，其典型电路形式如下。

从图中可以看出，其形状类似于字母“H”，而作为负载的直流电机是像“桥”一样架在上面的，所以称之为“ H 桥驱动”。

4个开关所在位置就称为“桥臂”。

从电路中不难看出，假设开关 QA、QD接通，电机为正向转动，则开关QB、QC接通时，直流电机将反向转动。

从而实现了电机的正反向驱动。

电流的大小，决定了电机的转速，通过PWM的占空比（电流通断比）来决定电流的大小，从而间接控制了电机的转速。

H桥驱动选型分析H 桥驱动的主要性能包括：1、效率，驱动效率高就是要将输入的能量尽量多的输出给负载，而驱动电路本身最好不消耗或少消耗能量。

具体到H桥上，也就是四个桥臂在导通时最好没有压降，越小越好。

2、安全性，不能同一侧的桥臂同时导通；3、电压，电压是指能够承受的驱动电压；4、电流，电压是指能够通过的驱动电流。

根据H桥驱动的主要特性分析，安全性主要由控制部分决定。

在智能车设计中，电机是固定型号的（一般组委会会提供车模和电机），所以所需的电流和电压时有限的，所以H桥驱动的选型会重点关注H桥驱动的效率，即关注MOS管的压降上。

因此我们选择H桥驱动遵循以下原则：(1)由于驱动电路是功率输出，要求开关管输出功率较大；(2)开关管的开通和关断时间应尽可能小；(3)小车使用的电源电压不高，因此开关管的饱和压降应该尽量低。

智能车入门知识资料

缺乏统一的标准
智能车的标准和平台兼容性挑战
THANK YOU.
谢谢您的观看
自动驾驶技术
自动驾驶技术是智能车的核心技术，未来将持续发展和应用，包括更高级别的自动驾驶技术，如完全自动驾驶和无人驾驶。
人工智能技术
人工智能技术在智能车中起到重要作用，未来将应用更多的人工智能算法和模型，实现更高级别的自动驾驶和车辆行为预测。
智能车的技术发展趋势
智能车将推动共享出行服务的快速发展，提供更高效、便捷、舒适的出行方式，降低城市交通压力。
智能车与普通汽车区别
智能车的定义
自动驾驶汽车是一种完全依靠智能化技术实现自动驾驶的汽车，无需驾驶员参与。
智能车的种类
自动驾驶汽车
辅助驾驶汽车主要依赖驾驶员的驾驶技能，通过智能化技术辅助驾驶员完成部分驾驶任务。
辅助驾驶汽车
无人驾驶汽车是一种完全依靠智能化技术实现自动驾驶，无需驾驶员参与的汽车。
无人驾驶汽车
02
01
智能车应符合国家相关安全标准的规定，如国家标准GB/T 38892-2020《车载智能网联设备通用技术条件》。
智能车的安全标准
国家标准
智能车还应符合国际相关标准，如ISO 26262《道路车辆功能安全》。
国际标准
各企业也会制定自己的企业标准，以确保产品的安全性能达到更高的水平。
企业标准
实验室检测
智能车的导航系统
04
智能车的安全性能
智能车需要具备优秀的操控稳定性和行驶平顺性，以保障乘员的安全。
车辆稳定性
碰撞保护
防撞预警系统
智能车的碰撞保护系统应能够有效减少碰撞对乘员的伤害，如配备安全气囊、预张紧安全带等。
智能车的防撞预警系统应能够及时发现潜在的碰撞风险，并采取相应的预警措施。

凌翔科技基础组智能车教程(一)

凌翔科技基础组智能车教程(一)凌翔科技基础组智能车教程本教程旨在为购买了凌翔科技基础组智能车的用户提供详细的使用说明。

凌翔科技基础组智能车是一款基于Arduino的智能小车，适合初学者学习编程和电子知识。

硬件准备•凌翔科技基础组智能车一台•电脑一台•USB数据线一条•需要用到的其他元件（按需添加）环境配置在开始使用凌翔科技基础组智能车之前，需要先设置好相应的开发环境。

1.安装Arduino IDE下载地址：2.安装驱动程序在Windows系统中，连接凌翔科技基础组智能车至电脑时，可能需要先安装好CH340/CH341驱动程序，然后再使用Arduino IDE进行开发。

烧录程序1.打开Arduino IDE2.打开安装好的Arduino IDE，然后选择“文件” ->“示例” -> “Firmware for Basicbot” -> “Basicbot”。

3.选择正确的开发板在Arduino IDE的工具栏中，选择“工具” -> “开发板” -> “Arduino Nano”（或者其他开发板）。

然后选择“工具” -> “端口” -> 正确的串口号。

4.烧录程序点击Arduino IDE界面上的“上传”按钮，等待烧录完成后，基础组智能车就可以开始工作了。

控制基础组智能车在凌翔科技基础组智能车烧录好程序之后，可以通过遥控器或者代码对其进行控制。

遥控器控制凌翔科技基础组智能车附带了遥控器，可以通过遥控器来控制智能车的运动。

•小车前进：长按遥控器“上”键•小车后退：长按遥控器“下”键•小车左转：长按遥控器“左”键•小车右转：长按遥控器“右”键•小车停止：长按遥控器“MODE”键代码控制代码控制可以让智能车更加智能化，可以通过编写Arduino代码实现各种功能。

以下是一个简单的代码示例，用于让智能车前进、后退、左转和右转：void setup() {pinMode(5, OUTPUT);pinMode(6, OUTPUT);pinMode(9, OUTPUT);pinMode(10, OUTPUT);}void loop() {digitalWrite(5, HIGH); // 前进digitalWrite(6, LOW);digitalWrite(9, HIGH); // 前进digitalWrite(10, LOW);delay(1000);digitalWrite(5, LOW); // 后退digitalWrite(6, HIGH);digitalWrite(9, LOW); // 后退digitalWrite(10, HIGH);delay(1000);digitalWrite(5, LOW); // 左转digitalWrite(6, HIGH);digitalWrite(9, HIGH); // 右转digitalWrite(10, LOW);delay(1000);digitalWrite(5, HIGH); // 前进digitalWrite(6, LOW);digitalWrite(9, LOW);digitalWrite(10, HIGH);delay(1000);}大家一起来学习吧！凌翔科技基础组智能车是一款非常适合初学者入门使用的小车，如果你对编程和电子技术感兴趣，不妨购买一台智能车，一起来学习吧！常见问题解决在使用凌翔科技基础组智能车时，可能会遇到一些问题。

智能车结构原理及程序控制基础课程教学大纲

智能车结构原理及程序控制基础课程教学大纲一、课程名称：智能车结构原理及程序控制基础二、课程简介本课程是在物联网技术飞速发展的大背景下，面向智能网联专业开设的一门新的专业课。

本课程的主要教学内容是指导学生在Arduino开源软硬件平台上实现各种有潜在应用价值的电子产品原型。

Arduino的入门难度较低，因此，与传统的电类专业课相比，本课程对先修课程基本没有要求。

在开设传统的电类专业课之前开设该课程，能引导学生尽可能早的接触电子信息领域的专业知识，发现其中蕴藏的无穷乐趣，并激发学生的创新潜能。

三、课程教学目标（一）知识目标1.掌握Arduino相关的专业基础理论知识，并能用于解决物联网中感知层相关的复杂工程问题。

重点掌握Arduino软硬件基础、语言基础、函数基础。

2.掌握物联网工程感知层涉及的相关知识、技能、方法和行业规范、标准，了解社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素对Arduino 开发的影响。

重点掌握Arduino 类库使用及编写、I/O 接口及软硬件串口通信协议应用。

4.能对物联网工程特定需求进行感知层模块的设计与实现，并能在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。

（二）能力目标使学生对Arduino开源软硬件技术从整体上有一个较清晰的把握，了解电子产品原型系统的制作流程。

在掌握基本的电子制作常识的基础上,通过若干实验进行实际操作，使学生初步具备设计和制作基于Arduino平台的电子产品原型系统的能力。

（三）素质目标学习与物人关系有关的单片机原理和应用设计:激发创新能力，并且能够按照自己的创新思想设计有关的概念产品:.使公共艺术专业学生学会与工程师交流配合完成全部设计制造过程。

四、课程学时分配五、课程教学内容第一章 arduino 概述第一节概述【本节教学目标】：1.了解arduino开发板版本及各引脚需求【本节教学重难点】1、arduino主要特征【本节核心教学内容】【本节作业】1. arduino电源引脚说明？2.Arduino扩展板有哪些？【本节小结】2、arduino概述3、arduino主要特征第二节开发板内部结构【本节教学目标】：1.掌握开发板内部结构【本节教学重难点】1、开发板内部机理【本节核心教学内容】【本节作业】1.简述Arduino Mega 2560内部结构？2.AVRA微控器分类？【本节小结】1、arduino内部结构解析第三节 arduino发展趋势【本节教学目标】：1.了解arduino开发板发展前景【本节教学重难点】1、Arduino特点【本节核心教学内容】【本节作业】1. arduino开发板优势有哪些？【本节小结】1、arduino概述2、arduino主要特征第二章软硬件开发基础油第一节开发环境搭建【本节教学目标】：1.掌握arduino软件开发环境搭建【本节教学重难点】开发环境搭建【本节核心教学内容】【本节作业】1.简述Arduino Mega 2560开发板的性能指标？2. Arduino Mega 2560开发板原理图？【本节小结】2、arduino软件开发环境搭建【本节小结】3、arduino概述4、arduino主要特征第二节开发语言概述【本节教学目标】：1.了解掌握开发板开发语言【本节教学重难点】1、标识符、运算符复合赋值运算符认知【本节核心教学内容】【本节作业】1.运算符有哪些？2.C语言中什么是关键字？【本节小结】1、了解开发板开发语言2、什么是复合赋值运算符第三节基本函数认知【本节教学目标】：1.了解掌握开发板开发语言【本节教学重难点】1、标识符、运算符复合赋值运算符认知【本节核心教学内容】【本节作业】1.运算符有哪些？2.C语言中什么是关键字？【本节小结】3、了解开发板开发语言4、什么是复合赋值运算符第四节常量和数据类型【本节教学目标】：1.了解掌握常量数据类型【本节教学重难点】1、数据类型转换函数认知【本节核心教学内容】【本节作业】1.什么是整数常量？2.数据变量类型有哪些？【本节小结】常量和数据类型认知第五节控制语句【本节教学目标】：1.了解掌握开发语言控制语句功能使用方法【本节教学重难点】1、continue语句2、do...while语句【本节核心教学内容】【本节作业】1.break语言使用规范？【本节小结】掌握开发语言控制语句功能使用方法第六节运算符【本节教学目标】：1.了解掌握余数、加减乘除和赋值符使用【本节教学重难点】1、逻辑运算符2、复合运算符【本节核心教学内容】【本节作业】1.复合运算符使用规范？【本节小结】了解掌握余数、加减乘除和赋值符使用第三章开发板常用模块及其应用第一节超声波雷达模块【本节教学目标】：1.了解超声波雷达模块结构原理以及应用【本节教学重难点】超声波雷达模块函数应用【本节核心教学内容】【本节作业】1.超声波雷达测距原理？2.使用函数调用雷达测距实验？【本节小结】了解超声波雷达模块结构原理以及应用第二节蜂鸣器模块模块【本节教学目标】：1.了解蜂鸣器模块结构原理以及应用【本节教学重难点】蜂鸣器程序认知【本节核心教学内容】【本节作业】1.蜂鸣器原理？2.使用函数调用演奏音乐实验【本节小结】了解蜂鸣器模块结构原理以及应用第二节直流电机模块【本节教学目标】：1.了解掌握直流电机模块结构原理以及应用【本节教学重难点】直流电机程序认知【本节核心教学内容】【本节作业】1. 直流电机的调速原理.？2.直流电机转速控制及测量实例实验【本节小结】了解掌握直流电机模块结构原理以及应用第三节部进电机模块【本节教学目标】：1.了解掌握步进电机模块结构原理以及应用【本节教学重难点】步进电机控制程序认知【本节核心教学内容】【本节作业】1. 部进电机的调速原理.？2.部进电机转速控制及测量实例实验【本节小结】了解掌握部进电机模块结构原理以及应用。

智能车入门PPT课件

第15页/共86页
智能汽车电源研究
• 目前，车载动力电源的弊端是容量偏小、功率较低、持续稳定工作时间短，国内外不少学者对此进行了大量研究，智能汽车作为新一代汽车的代表，为应对日益严重的环境问题，必须采用电能作为动力。但至目前为止，智能汽车动力电源仍是一个有待突破的技术关键。
第16页/共86页
1.2 国外智能汽车设计竞赛
第12页/共86页
智能汽车的信息采集与处理技术
• 汽车在行驶过程中，必须得到的信息包括车辆自身状况的信息、道路信息、近邻行驶汽车的信息及导航定位信息等。这些信息一般被外界噪声所干扰，如何精确、实时、有效地采集到这些信息，并进行处理，需要特别研究。
第13页/共86页
智能汽车控制策略的设计
• 目前，在智能控制领域内，已经提出了模糊控制理论、神经控制理论、专家控制理论、分层递阶控制理论等智能控制方案。所有这些智能控制策略，其核心思想就是模仿人的思维和行动，去完成或部分完成只有人类专家才能完成的控制任务。设计一个“类人”的汽车控制器，是智能汽车控制策略研究中的终极方案。但由于汽车驾驶任务的复杂性，研究设计这种汽车智能控制器的任务是十分艰巨的。
第14页/共86页
智能汽车导驶定位技术
• 智能汽车作为一种自动或半自动交通工具系统，如何选择交通路线、如何识别道路、如何精确实时地确定自己的地理位置、如何记录自己的行车路线等问题，是当前研究的技术热点，而数字导驶技术就是解决这些问题的综合方案。从硬件上讲，车载计算机、控制器、显示器、数字地图、定位系统是必不可少的。车辆数字导驶技术研究已经取得了一些结果，但是要完全彻底地解决问题，还需要做很多研究。
第18页/共86页
1.2.1 美国智能汽车大赛
• 这次智能汽车比赛的目标是对未来科学家的激励。大学、企业和发明家们期望制造出通过洛杉矶和拉斯维加斯间荒地、行程100 mile（160 km）的自我控制汽车。

飞思卡尔_智能车_教程PPT58页

42、只有在人群中间，才能认识自己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育；而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
飞思卡尔_智能车_教程
11、不为五斗米折腰。 12、芳菊开林耀，青松冠岩列。怀此贞秀姿，卓为霜下杰。
13、归去来兮，田蜀将芜胡不归。 14、酒能祛百虑，菊为制颓龄。 15、春蚕收长丝，秋熟靡王税。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹

智能车入门知识资料ppt

03
智能公交
02
01
通过智能预约系统，乘客可以提前预约出租车，方便出行。
预约服务
通过智能导航系统，规划最佳路线，减少乘客的出行时间和交通拥堵。
智能导航
通过智能计价系统，给出准确的打车费用，避免乘客被坑。
实时计价
智能出租车
通过智能派单系统，将最近的司机和乘客匹配起来，缩短等待时间。
智能网约车
自动派单
主控模块
包括激光雷达、摄像头、超声波等，负责获取车辆周围环境信息，为车辆决策和路径规划提供数据支持。
传感器模块
包括驱动电机、控制器等，负责控制车辆的行驶速度和行驶方向。
电机控制模块
负责管理车辆的电源系统，保证车辆的稳定运行。
电源管理模块
智能车的软件架构
常见的有QNX、Linux、Android等，负责整个系统的运行管理和资源调度。
智能车入门知识资料ppt
xx年xx月xx日
目录
contents
智能车概述智能车的系统架构智能车的关键技术智能车的实际应用智能车的挑战与未来发展附录：相关资源推荐
智能车概述
01
智能车是一种采用先进的传感器、控制算法和计算机视觉等技术实现自动驾驶的汽车。
定义
智能车具备自动化、智能化、节能环保、高安全性等优势，可实现自动驾驶、避障、自动泊车等功能，应用前景广阔。
技术教程
在油管等平台上，可以找到一些关于智能车的技术教程，如自动驾驶算法、传感器应用等，有助于深入学习智能车的核心技术。
视频类资源推荐
《智能车从入门到实践》
这是一本很好的智能车从入门到实践的教材，内容涵盖了智能车的基本概念、硬件组成、软件算法等，非常适合初学者阅读。
《无人驾驶车辆原理与应用》

智能车机械设计

2.3方案论证
2.3.1
竞赛车模需要能够通过自动识别赛道中心线位置处由通有20KHz±2KHz，100mA交变电流的导线所产生的电磁场进行路径检测,我们选取最为传统的电磁感应线圈的方案。我们方案包括感应线圈、信号选频放大、整流与检测等几个方面的电路设计。如图2.2：
2.3.2
H桥式驱动电路有多种解决方案，典型的有MC33886、桥式驱动器TD340搭建H桥电路以及四片IR2104S搭建的H桥电路。其中MC33886为内部集成MOSFET的全桥驱动电路，使用简单方便，但经测试发现其驱动能力有限，使用时发热比较厉害。而采用TD340全桥驱动器外接4片MOSFET构成H桥驱动电路比较复杂。最终我们选用四片IR2104S来搭建电机驱动电路，电路简单，使用方便，驱动能力强。
由上海和欧盟科学家合作的中国城市交通中的无人驾驶技术(Cyberc3)项目取得了阶段性成果，首辆城市无人驾驶车在上海交通大学研制成功。“无人驾驶技术”主要依靠车上的5个“器官”来保证。首先是位于车头上的俯视摄像头，它是车辆的“眼睛”，能够准确识别地上的白线，从而判断前进方向。在“眼睛”的一旁，一个凸出车头的激光雷达就像车辆的“鼻子”，随时“嗅”着前方80 m范围内车辆和行人的“气息”。而在车辆的左右两侧，两只超声传感器就像车辆的“耳朵”，倾听着四面八方的声音。除了用“眼睛”指挥前进外，该车还可以通过另一种方式——用一只无形的“手”来感知地面的磁性物体，从而判断前进方向，而这只“手”就是位于车头底部的磁传感器。但这种方法需要在车辆运行的道路上埋入磁钉。最后的“器官”便是车辆的“脑”了，位于远处的遥控指挥中心是车辆的“大脑”，通过无线传输向车辆下达特殊指令；而车辆内部的计算机则是它的“小脑”，通过汇聚“眼睛”、“鼻子”、“耳朵”、“手”所得到的信息来避开周围车辆和行人。再配合程序中设计好的各景点的位置，无人驾驶车便能顺利地将乘客送到他们想去的地方。

智能车基础

机的输入端p3与p4分别与两个电机的正负极相由于我们使用的电机是线圈式的在从运行状态突然转换到停止状态和从顺时针状态突然转换到逆时针状态时会形成很大的反向电流在电路中加入二极管的作用就是在产生反向电流的时候进行泄流保护芯片的安全
智能车基础
王中方 wangzhongfang@
• 接口
– 需外接倍频电路或鉴相器等进行计数和判别转向
23
电机驱动
• 电动小车的驱动系统一般由控制器、功率变换器及电动机三个主要部分组成。 • 电动小车的驱动不但要求电机驱动系统具有高转矩重量比、宽调速范围、高可靠性，而且电机的转矩-转速特性受电源功率的影响，这就要求驱动具有尽可能宽的高效率区。
定时器 A —— 输出单元（2/5）
OUTMODx 模式说明
000
001 010 011 100 101 110
输出模式0：输出
输出模式1：置位输出模式2：翻转/复位输出模式3：置位/复位输出模式4：翻转输出模式5：复位输出模式6：翻转/置位
定时器 A —— 捕获/比较模块（3/5）
◆
捕获模式当TACCTLx中的CAP = 1，该模块工作在捕获模式。
每个捕获/比较寄存器可以用来记录时间事件，例如：
▲ 测量软件程序所用时间 ▲ 测量硬件事件之间的时间 ▲ 测量系统频率
用CM1和CM0 位选择捕获条件，可以选择禁止捕获、上升沿捕获、下降沿捕获或者上升沿下降沿都捕获。
PCB图
5V电源输出
输入控制
12V电源输入
out1,out2
Out3,out4
• 电机驱动连线 • 12V直流电压接到L298左下角二端子。 • 左上角是5V输出，为单片机供电

智能车机械结构部分

关于机械结构的调试和传感器总结固定的总结机械结构设计一、影响车速的机械结构因素调试中发现，在车模过弯时，转向舵机的负载会因为车轮转向角度增大而增大。

为了尽可能降低转向舵机负载，对前轮的安装角度，即前轮定位进行了调整。

前轮定位的作用是保障汽车直线行驶的稳定性，转向轻便和减少轮胎的磨损。

前轮是转向轮，它的安装位置由主销内倾、主销后倾、前轮外倾和前轮前束等4 个项目决定，反映了转向轮、主销和前轴等三者在车架上的位置关系因此，前轮定位非常的关键，其作用如下作用是保障汽车直线行驶的稳定性，转向轻便和减少轮胎的磨损。

由主销内倾、前轮定位安装位置由主销后倾决定前轮外倾前轮前束1、主销后倾：是指主销装在前轴，上端略向后倾斜的角度。

它使车辆转弯时产生的离心力所形成的力矩方向与车轮偏转方向相反，迫使车轮偏转后自动恢复到原来的中间位置上。

由此，主销后倾角越大，车速越高，前轮稳定性也愈好。

2、主销内倾和主销后倾都有使汽车转向自动回正，保持直线行驶的功能。

不同之处是主销内倾的回正与车速无关，主销后倾的回正与车速有关，因此高速时后倾的回正作用大，低速时内倾的回正作用大。

3、前轮外倾角：通过车轮中心的汽车横向平面与车轮平的交线与地面垂线之间的夹角，称为前轮外倾角。

在组装是采用前轮外倾角为1度。

这样，一方面可以在汽车重载时减小或消除主销与衬套、轮胎与轴承等处的装配间隙，使车轮接近垂直路面滚动而滑动，同时减小转向阻力，使汽车转向轻便；另一方面还可防止由于路面对车轮垂直反作用力的轴向分力压向轮胎外端的轴承，减小轴承及其锁紧螺母的载荷，从而增加这些零件的使用寿命，提高汽车的安全性。

它对汽车的转弯性能有直接影响，它的作用是提高前轮的转向安全性和转向操纵的轻便性。

前轮外倾角俗称“外八字”，如果车轮垂直地面一旦满载就易产生变形，可能引起车轮上部向内倾侧，导致车轮联接件损坏。

所以事先将车轮校偏一个外八字角度，4前轮前束:是指两轮之间的后距离数值与前距离数值之差，也指前轮中心线与纵向中心线的夹角。

.11.4智能车培训-128页精选文档

2.1.3 测速传感器
图2.7 三种不同结构的霍尔式转速传感器
图2.7 三种不同结构的霍尔式转速传感器
2.1.3 测速传感器
2．光电式脉冲编码器光电式脉冲编码器可将机械位移、转角或速度变化转换成电脉冲输
出，是精密数控采用的检测传感器。光电编码器的最大特点是非接触式，此外还具有精度高、响应快、可靠性高等特点。
用于获取线图像的，称为线阵CCD；另一类是用于获取面图像的，称为面阵CCD。
2.1.2 图像传感器
（1）线阵CCD图像传感器
对于线阵CCD，它可以直接接收一维光信息，而不能直接将二维图像转换为一维的电信号输出，为了得到整个二维图像的输出，就必须用行扫描的方法来实现。
2.1.2 图像传感器
第2章智能汽车设计基础—硬件
1 2.1 传感器系统
2 2.2 电路设计
2.1 传感器系统
在工程上，系统中各种物理量都必须转换成一定规格的信号（电信号或气压信号）才能被检测、采集和显示。
所谓传感器，即是将被测量按照一定的物理或化学原理转换成某种规定的输出信号的装置或器件。
2.1 传感器系统
7960，内部为半桥，电路简单方便，缺点：价格略高
2.2.3 传感器接口电路
所谓接口电路，就是要把传感器与后续的有关电路联系起来的电路。一般传感器的输出信号有三种形式：数字开关量、数字脉冲和模拟信号。
（1）数字开关量信号与计算机连接时要采用消除抖动电路。
（2）数字脉冲电路用计数器计数，计算机要对计数器拥有清零的功能，以便计数器重新计数。
e(t) r(t) (3y.1(t))
其输出为该偏差信号的比例、积分、微分的线性组合，也即PID控制律：

智能车专题培训教程

【手创科技】智能车专题培训教程手创科技团队整理2011-3-20智能汽车的行驶控制一直以来是自动化、汽车等学科研究的目标，首届“飞思卡尔”杯全国大学生智能车大赛以邀请赛的方式使更多的学校和同学有了探索的机会。

现在历经五届，每一届都较前一届无论是速度还是稳定性都有新的突破。

大学生智能模型车竞赛是在飞思卡尔半导体公司资助下举办的以HCS12单片机为核心的大学生课外科技竞赛。

组委会将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线的智能车，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，谁就是获胜者。

为了追求小车的高速和稳定的目的，人们对人工智能与机器人技术，汽车技术，自动控制技术各方面都进行了更广泛、更深入的层面展开研究，这样无疑对学术研究和生产应用都有很强的实际意义。

比赛涉及到的专业知识有自动控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科，对学生的知识融合和实践动手能力的培养有重大的意义，对高等学校控制及汽车电子学科学术水平的提高，具有良好的长期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。

大部分智能车以飞思卡尔公司的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。

运用各种传感器进行道路信息采集，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PID控制来调整速度。

通过将总线频率超频，达到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。

智能车总体设计：车辆对路况的判断距离越远，越能提前得到路况信息，对车辆行驶速度越有帮助。

一般提出的方案就是基于远距离探测配合近距离探测控制的算法（当然，探测的越远，信号处理难度就越大）。

《智能车制作 “飞思卡尔杯”从入门到精通》教材部分章节节选

图 3-7 前置置卧式
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图 3-8 后置卧式
优点：安安装原车模模舵机布置方方式、改动动量小，重心心低；缺点：响响应速度慢慢、两边拉杆杆长度不一一样、转向不不对称。 2）.扣式
图 3-9 扣式扣
优点：重重心低、响响应速度快、、转向平顺顺对称；缺点：安安装过程复复杂、不利于于后续维护护调整。 3）.卧式
图 3-14匀速圆圆周运动
转向舵机因因型号固定定在供电电压确定时其其输出力矩矩是固定的，，我们知道道力矩等于于力与与力臂的乘积积，即 M=F F*L。舵机的输出力矩矩与摆臂长度关系如下下：舵机转矩矩=舵机摆臂臂作用力*摆臂长度摆 18 8
假设舵机机输出力矩矩是恒定的，其输出轴轴的旋转角角速度也是恒恒定的，舵舵机摆臂端端部的的瞬时线速度度随舵机摆摆臂长度增加而增大。摆臂的瞬瞬时线速度大大会导致转转向系统灵灵敏度度提高，这是是我们最希希望得到的。。同时，我我们知道在在转向时舵机机摆臂的力力传递搭到到横拉杆，横横拉杆的作作用力大于于轮胎胎阻力时才开开始转向，小于或者等于轮胎阻阻力时不转转向。开始转转向后，横横拉杆作用力越越大轮胎转的的越快，也也就是说转向向响应速度度越快。而舵机力力矩是恒定定的，舵机摆摆臂作用力力与摆臂长长度是成反比比的，此长长彼消。舵舵机摆摆杆不能太长长也不能太太短，太短，响应慢，太长，拉不不动，响应应也慢。最合适的的舵机摆臂臂长度值，可以通过转转向系统四四杆机构仿真真结合实际际测试来获获取。实际测试可可以选用不不同长度的舵舵机摆臂装装车后测试转转向灵敏度度。获取最佳舵舵机摆臂长长度后，可以对摆臂的的外形做优优化以达到减减重、美观观的效果。图 3 3-15 为优化化后的舵机摆摆臂，选用用 1mm 不锈钢板线切切割成型。不锈钢板有有良好的刚刚度、韧性，为了了减重将摆摆臂中部切除除一块。