第五届飞思卡尔智能车大赛华中科技大学电磁组技术报告
智能设计大赛技术报告-智能车组-白玉超

智能设计大赛—智能车组技术报告学校:华南理工大学队名:CRAZY MCU队长:白玉超队员:王先礼赵峰目录前言第一章智能车整体设计思路方案1.1方案设计思路1.2方案的实现第二章硬件电路的设计2.1 系统板的设计2.2电路总体的结构2.3电源管理模块设计2.4电机驱动模块2.5光电传感器电路2.6舵机安装与固定第三章软件算法设计级实现3.1Codewarrior 开发环境算法的实现3.2控制算法编程第四章总结附录前言比赛中所使用的单片机是飞思卡尔16位微控制器MC9S12DG128,智能车制作涉及到包括控制,模式识别,传感技术,汽车电子电气,计算机,机械等多个学科。
我觉得对于我们这些非电子或非者控制专业的学生更是一种锻炼,在整个过程中我得到了各个方面的提升,并包括与队友的团结协作能力。
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、动力电机驱动、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,在保证模型车不冲出赛道的前提下,所用时间越短越好。
自动控制器是以微控制器为核心,传感器、电池、舵机和相应的驱动电路与之配合。
其最主要的技术问题是:路径的自动识别和控制算法(策略)的设计。
在此次比赛中我们队使用红外激光传感器来采集路面信息,通过单片机的控制信号使传感器适时点亮,接收管得到的数据送到LM339进行比较处理,然后将信号发给单片机,单片机根据转换后的数据,识别出黑线的位置,通过PWM波控制舵机的转动,通过L298N控制直流电机的转动,以达到控制车速的目的。
第一章智能车整体设计思路和方案1.1方案设计思路本智能车控制系统采用飞思卡尔16位微控制器MC9S12DG128作为唯一的核心控制单元,信号由安装在车前部的光电传感器采集,将采集到的表示路况信息的模拟信号传入核心控制单元,然后由脉宽调制(PWM)发生模块发出3路PWM波,分别对转向舵机,直流电机进行控制,完成智能车的转向,前进,减速的功能。
飞思卡尔智能车 电磁组 技术报告

//#define K10
//#define Kp 1;//PID的//#define Kd 1;
#include <hidef.h>
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <MC9S12XS128.h>
3.1.3
考虑到适当增加力臂来提高舵机的灵敏度和为了赛车布局的的紧凑,采取了如图3.2所示的安装方法。
图3.2舵机安装结构
3.1.4
采用接插件与焊接结合的方式连接传感器、主控板、编码器、电机驱动电路、电机、赛道起始检测等单元,既考虑可靠性,又兼顾结构调整与安装的便利性。具体安装结构如图3.3所示,
图3.3主控板安装结构
[6]卓晴.基于磁场检测的寻线小车传感器布局研究[J].清华大学.2009
[7]杨延玲.载流直导线的电磁场特性分析[J].山东师范大学.2007
[8]王毅敏.马丽英等.一种改进的数字PID控制算法及其在励磁系统中的应用电网技术[J].1998
[9]高金源,夏洁.计算机控制系统[M].清华大学出版社.2007
本校积极组队参加第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛。从2010年底着手准备,历时半年多,经过不断试验设计,最终设计出较为完整的智能赛车。在赛区比赛中获得了较好的综合性能和成绩。
在本次比赛中,采用大赛组委会统一提供的竞赛车模,采用飞思卡尔16位微控制器MC9S12XS128作为核心控制单元,构思控制方案及系统设计,进行包括机械结构的调整与优化,硬件的设计与组装、软件控制算法的编写与改进等过程(小车上的具体方案模块有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)从而实现小车智能化的识别道路,最终实现智能化竞速。
杭州电子科技大学_钱江1号队(光电组)_技术报告.pdf

4.4 舵机摆头与打角子程序设计 .................................................................- 24 4.4.1 随动舵机控制程序设计 ..............................................................- 24 4.4.2 前轮舵机 PD 打角控制程序设计 ...............................................- 25 4.5 速度控制子程序设计 .............................................................................- 26 4.5.1 速度的给定 ..................................................................................- 26 4.5.2 速度 PID 控制 ..............................................................................- 26 4.6 软件部分总结 .........................................................................................- 26 第五章 开发工具、制作、安装、调试过程说明 ..............................................- 29 5.1 Codewarrior IDE 的安装与使用 .............................................................- 29 5.1.1 工程的创建 ..................................................................................- 29 5.1.2 程序源代码的编辑、编译与链接 ..............................................- 31 5.1.3 BDM 调试 .....................................................................................- 31 5.2 现场调试 .................................................................................................- 33 5.3 调试中遇到的问题及解决过程 .............................................................- 34 5.3.1 高速舵机问题 ..............................................................................- 34 5.3.2 光点宽度问题 ..............................................................................- 34 第六章 车模技术参数说明 ..................................................................................- 35 6.1 车模主要技术参数 .................................................................................- 35 6.2 机械部分其它参数 .................................................................................- 35 6.3 电路中芯片的种类及数量 .....................................................................- 35 6.4 其它技术参数 .........................................................................................- 36 6.5 设计过程中用到的主要软件工具 .........................................................- 36 第七章 总结 ..........................................................................................................- 37 致 谢 ..............................................................................................................- 39 参考文献 ................................................................................................................- 40 附录 B 车模系统 C 语言源程序 ....................................................................................
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 。
飞思卡尔智能车竞赛设计方案

飞思卡尔智能车竞赛设计⽅案“神马”队设计⽅案摘要本⽂以“飞思卡尔”杯全国⼤学⽣智能车竞赛为主题,介绍了智能赛车从机械结构设计到控制系统的软硬件设计流程。
本次⽐赛使⽤竞赛秘书处统⼀指定的竞赛车模及套件,采⽤飞思卡尔半导体公司的16位微控制器作为核⼼控制单元,配合不同类型的传感器、驱动电机、转向舵机、直流电池、以及相应的驱动电路,使赛车能够⾃主识别路径,并控制模型车⾼速稳定地在跑道上运⾏,在规定时间内完成跑完赛道的任务。
第⼀章背景1.1“飞思卡尔”杯背景介绍“飞思卡尔”杯全国⼤学⽣智能车竞赛是在飞思卡尔半导体公司资助下举办的以S12 单⽚机为核⼼的⼤学⽣课外科技竞赛。
使⽤⼤赛组委会统⼀提供的竞赛车模、转向舵机、直流电机和可充电式电池,采⽤飞思卡尔 16 位微控制器MC9S12DB128B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、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场地⽐赛。
⽐赛成绩主要由赛车在现场成功⾏驶完赛道的时间为主。
全国⼤学⽣智能汽车竞赛所使⽤的车模是⼀款带有差速器的后轮驱动模型赛车,它由⼤赛组委会统⼀提供。
参赛队伍通过设计单⽚机的⾃动控制器控制模型车在封闭的跑道上⾃主循线运⾏。
在保证模型车运⾏稳定,即不冲出跑道的前提下,跑完两圈的时间越⼩成绩越好。
设计⾃动控制器是制作智能车的核⼼环节。
⾃动控制器是以单⽚机为核⼼,配合有传感器、电机、舵机、电池、以及相应的驱动电路,它能够⾃主识别路径,控制模型车⾼速稳定运⾏在跑道上。
⽐赛跑道表⾯为⽩⾊,中⼼有连续⿊线作为引导线,⿊线宽 25cm。
⽐赛规则限定可赛道宽度和拐弯最⼩半径等参数,赛道具体形状在⽐赛当天现场公布。
控制器⾃主识别引导线并控制模型车沿着赛道运⾏。
在严格遵守规则中对于电路限制条件,保证智能车可靠运⾏前提下,电路设计尽量简洁紧凑,以减轻系统负载,提⾼智能车的灵活性,同时坚持充分发挥创新原则,以简洁但功能完美为出发点,并以稳定性为⾸要前提,实现智能车快速运⾏。
飞思卡尔智能车电磁组分区算法介绍

飞思卡尔智能车电磁组分区算法介绍写在之前的话:1、⽬前我是⼀名在校学⽣,这也是我第⼀次写博客,不周之处,请多谅解;2、此算法并⾮原创,借鉴⾃⼭东德州学院第⼋届⽩杨队(PS:个⼈看法,对于⼀些⼈把别⼈的开源东西改头换⾯⼀下就说是⾃⼰的原创⾏为⼗分鄙视);3、对于此算法的理解和说明并⾮纸上谈兵,算法已经被我运⽤到了⼩车⽐赛中并取得好的成绩(具体就不多说了,⽐赛时车莫名其妙坏了,⽐赛前调试的速度绝对能进国赛,⽐较遗憾),总之这算法是我尝试过的最好的算法;4、这⼀次所介绍的只是路径算法和⼀些知识普及,后⾯有时间会介绍其余部分算法及许多好的思路(舵机电机控制思路(不只是简单的PID),双车策略);5、希望对于这⽅⾯有涉及的⼈能与我联系并交流或指出不⾜之处。
---------------------------------------------------------------分割线-----------------------------------------------------------------------------⼀、没有这⽅⾯了解的可以看看 飞思卡尔智能车分为三组:摄像头、光电、电磁,我做的是电磁车,三种车队区别在于传感器的不同,所以获得路径信息的⽅法也不⼀样,摄像头和光电识别的是赛道上的⿊线(⽩底赛道),⽽电磁车则是检测埋在赛道下的通⼊100mh电流的漆包线,摄像头和光电采⽤的是摄像头和ccd作为传感器,电磁则是⽤电感放在漆包线周围,则电感上就会产⽣感应电动势,且感应电动势的⼤⼩于通过线圈回路的磁通量成正⽐,⼜因为漆包线周围的磁感应强度不同,因此不同位置的电感的感应电动势就不同,因此就可以去确定电感位置;因此在车⼦前⾯设置了50cm的前瞻,电感布局如下(怎么发不了图⽚):分为两排,前排3个,编号0,1,2(前期还加了两个竖直电感⽤来帮助过直⾓弯,后来改为了⼋字电感);后排2个,编号3,4;现在车⼦获得了不同位置的感应电动势的⼤⼩了,但这些值是不能处理的:1、感应电动势太微弱;2、是模拟信号,信号太微弱就放⼤它;这就涉及到模拟电路的知识了,就不多说了(因为要把这讲完到PCB绘制的篇幅就⾜够写另开⼀号专门写这些⽅⾯来(PS:题外话(我的题外话⽐较多)):放⼤部分外围你设计的再好也抵不过⼀个更好的芯⽚,有两个例⼦,⼀个是我⾃⼰的:之前⽤的是NE5532,但是效果不理想,加了好多什么滤波,补偿,都⽤上,没⽤,软件⾥处理后⾯再说,后来⼀狠⼼换了AD620,感觉像是春天来了,因为它是仪⽤放⼤器,还有就是贵。
飞思卡尔

光电组、摄像头组、 光电组、摄像头组、电磁组简介
霍尔开关元件: 霍尔开关元件: 霍尔传感器是基于霍尔效应原理,将电流、 霍尔传感器是基于霍尔效应原理,将电流、 磁场、位移、压力、 磁场、位移、压力、压差转速等被测量转换 成电动势输出的一种传感器。虽然转换率低、 成电动势输出的一种传感器。虽然转换率低、 温度影响大、 温度影响大、要求转换精度较高时必须进行 温度补偿,但霍尔传感器具有结构简单、 温度补偿,但霍尔传感器具有结构简单、体 积小、坚固、频率响应宽(从直流到微波)、 积小、坚固、频率响应宽(从直流到微波)、 动态范围(输出电动势的变化) 无触点、 动态范围(输出电动势的变化)大、无触点、 寿命长、可靠性高, 寿命长、可靠性高,以及易于微型化和集成 电路化等优点。 电路化等优点。
光电组、摄像头组、 光电组、摄像头组、电磁组简介
理论上可以用密 绕的线圈作为传感器 去测量通电直导线的 磁场。 磁场。 实际上要用LC并联 实际上要用LC并联 LC 谐振电路放大感应电压, 谐振电路放大感应电压, 并且由于LC LC回路的选频 并且由于LC回路的选频 特性, 特性,可以去除一些噪 声。
‘飞思卡尔’智能车简介
大赛要求使用统一指定的竞赛 车模套件, 车模套件,采用飞思卡尔公司的 位微控制器MC9S12XS128 MC9S12XS128作为 16 位微控制器MC9S12XS128作为 核心控制单元, 核心控制单元,自主构思控制方 案进行系统设计, 案进行系统设计,包括传感器信 号采集处理、动力电机驱动、 号采集处理、动力电机驱动、转 向舵机控制以及控制算法等, 向舵机控制以及控制算法等,完 成智能车工程制作及调试。 成智能车工程制作及调试。
‘飞思卡尔’智能车简介
大赛组委会统一规定了车模和赛道标准, 大赛组委会统一规定了车模和赛道标准, 并且主要以速度为评判标准: 并且主要以速度为评判标准:
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。
飞思卡尔智能车比赛技术报告

第三届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛技术报告学校:北京理工大学队伍名称:傲雄车队参赛队员:刘鑫杨磊韩立博带队教师:张幽彤冬雷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三届“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:刘鑫杨磊韩立博带队教师签名:张幽彤日期:2008.8.20摘要本文介绍了北理傲雄车队队员们在准备第三届Freescale智能车大赛过程中的工作成果。
智能车的硬件平台采用带MC9S12DP512处理器的S12环境,软件平台为CodeWarrior IDE 4.6开发环境,车模采用大赛组委会统一提供的1:10 的仿真车模。
文中介绍了智能小车控制系统的软硬件结构和开发流程。
整个系统涉及车模机械结构调整、传感器电路设计及信号处理、控制算法和策略优化等多个方面。
为了提高智能赛车的行驶速度和可靠性,试验了多套方案,并进行升级,结合Labview 仿真平台进行了大量底层和上层测试,最终确定了现有的系统结构和各项控制参数。
关键字:智能车,激光管,PID控制第一章引言 11.1 赛事介绍 11.2 方案介绍 11.3 技术报告内容安排 2第二章技术方案概要说明3第三章机械设计43.1 PCB板的安装 43.2 前轮参数调整 53.3 舵机的升高方案 63.4 齿轮传动机构调整73.5 速度传感器的安装固定73.6. 后轮差速机构调整8第四章硬件电路设计94.1 S12单片机最小系统94.2 路线识别电路设计124.3 电源管理电路设计144.4 电机驱动电路设计154.5 串行通讯接口电路154.6 速度检测模块164.7 现场调试模块17第五章软件设计195.1 主程序设计 195.2 总体控制流程图 195.3 工作原理205.4.1 PID控制205.4.2 PID参数的整定 215.5 小车控制策略225.6 软件开发环境22第六章模型车各项参数266.1 车模基本尺寸266.2 电路功耗及电容总容量266.3 传感器及伺服电机数量266.4 赛道信息检测精度、频率 26第七章结论277.1 本系统的所具有的特点277.2 本系统存在的问题277.3 本系统可行的改进措施28参考文献29附录A 模型车控制主程序代码I第一章引言1.1 赛事介绍受教育部高等教育司委托,高等学校自动化专业教学指导分委员负责主办全国大学生智能车竞赛。
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
东南大学第五届智能车竞赛技术报告

东南大学第五届智能车竞赛技术报告参加组别: 光电组队伍名称:队长:姓名:学号:手机Email队员1:姓名:学号:队员2:姓名:学号:2013-03-29目录一、路径识别系统软硬件设计方案 (3)二、转向舵机控制软件设计方案及算法 (6)三、电机驱动控制系统软件设计方案及算法 (6)四、其他辅助系统软、硬件设计方案 (8)五、整车运行控制系统设计方案及算法 (10)六、CodeWarrior软件使用心得 (11)七、讨论 (18)一、路径识别系统软硬件设计方案1.1光电传感器原理光电传感器检测路面信息的原理是由发射管发射一定波长的红外线,经地面反射到接收管。
如图1,由于在黑色和白色上反射系数不同,在黑色上大部分光线被吸收,而白色上可以反射回大部分光线,所以接收到的反射光强是不一样,进而导致接收管的特性曲线发生变化程度不同,而从外部观测可以近似认为接收管两端输出电阻不同,进而经分压后的电压就不一样,就可以将黑白路面区分开来。
图1 光电传感器原理1.2光感器的路径精确识别技术在智能车系统中,光电传感器就是整个系统的“眼睛”,其对于路径的识别在控制系统中尤为重要。
※光电传感器路径识别状态分析由于往届竞赛对光电传感器排布方式研究已经比较深入,传统的“一”字型排布方式在众多排布方式中效果显著,是最常用的一种排布方式。
模型车也充分利用了往届的成熟的传感器技术,其排布方式如图2。
图2 光电传感器“一”字排布图对于我们模型车,传感器在赛道上可能的状态有:在普通的赛道处、在起点处、在十字交叉线处,分别如下图(并未列出所有的状态图),下面将分别进行分析。
图3 红外传感器在普通赛道上图4 红外传器在起点处图5 红外传感器在十字交叉线处为了识别赛车是处于什么样状态下,用于进行赛道记忆和速度控制,对于我们的数字型红外传感器,每个传感器只有0与1 两种状态,我们分别把15路传感器标记为1到15号传感器,每个传感器又可以对应一个是否在黑线上的标志位,分别为AD_Code[0]到AD_Code[14],相应在黑线上为1,不在黑线上为0,从而通过对任一时刻传感器标志位的读取就可以知道此时模型车的状态。
(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。
华中科技大学电信系智能循迹小车硬件课设报告

华中科技大学电子与信息工程系硬件课设实验报告项目名称:智能小车控制系统班级:通信 #### 班学号: U20101####姓名:指导老师: # # #——课题名称:智能小车自动控制系统摘要:未来,随着FPGA 从可编程逻辑芯片升级为可编程系统级芯片,其在电路中的角色已经从最初的逻辑胶合延伸到数字信号处理、接口、高密度运算等广阔的范围,应用领域也从通信延伸到消费电子、汽车电子、工业控制、医疗电子等更多领域。
Basys2 开发板是任何人都通过它的应用过程能够积累实际数字电路设计的经验的FPGA 电路设计应用平台,Basys2 开发板给主机电路提供完整、准备使用的硬件支持,以便从简单的逻辑电路实现复杂的控制。
而且包含了许多I/O 接口和的完整的FPGA 支持电路,所以不需要任何其他组件也可以实现很多设计。
本设计基于竞赛组委会提供的BASYS2 技术平台,利用xilinx 公司FPGA 芯片实现了智能小车的控制等的功能。
本系统以任务书的要求为目的,采用FPGA 逻辑门为控制核心,利用红外线传感器检测道路上的标志,自动沿着一定的轨迹运动。
本设计还利用了超声波模块实时的检测前边的障碍物,并实现了臂章功能。
关键词: FPGA,红外线检测,电动小车Design and create an intelligence electricitymotive small carAbstract:The Basys2 board is a circuit design and i mplementation platform that anyone can use to gain experi ence building real digital circuits,the Basys2 board provides complete,ready-to-use hardware suitable for hosting circuits ranging from basic logic devices to complex large collect ion of on-board I/O devices and all required FPGA support circuits are included,so countless designs can be created w ithout the need for any other components.The plan is based on BASYS2 technology platform that the committee of competition team is supplied,use FPGA chip of Xillinx company to achieve the function of control intelligence smart car.The system requirements of the mission statement for the purpose,FPGA circuit as control core,use infrared sensor to detect road mark,and automatically move along certain trajectory,and display moving speed.Keywords:FPGA;Infrared detection;Electric smart car 目录1.概述 (5)2.设计目标 (6)项目目的 (6)项目描述 (6)任务要求 (6)任务分工 (6)3.方案设计与论证 (7)车体设计方案 (7)模块设计方案 (7)4.系统设计与实现 (9)循迹模块的设计 (9)电源模块的设计 (15)5.实验问题与总结 (16)5.1 问题 (16)5.2 试验总结 (18)1.概述智能作为现代的新发明,是未来科技的发展方向,所谓智能,是指可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作,不需要人为的管理的产品。
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
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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
全国大学生智能汽车竞赛技术报告

全国大学生智能汽车竞赛技术报告设计概览2.1整车设计思路智能车主要由三个部分组成:检测系统,控制决策系统,动力系统。
其中检测系统采用CMOS数字摄像头ov7620,控制决策系统采用S128作为主控芯片,动力系统主要控制舵机的转角和直流电机的转速。
整体的流程为,通过视觉传感器来检测前方的赛道信息,并将赛道信息发送给单片机。
同时,通过光电编码器构成的反馈渠道将车体的行驶速度信息传送给主控单片机。
根据所取得的赛道信息和车体当前的速度信息,由主控单片机做出决策,并通过PWM信号控制直流电机和舵机进行相应动作,从而实现车体的转向控制和速度控制。
2.2车模整体造型我们车模的整体设计简洁,轻便,可靠美观。
如下图:2.3智能车软件设计系统硬件对于赛车来说是最基础的部分,软件算法则是赛车的核心部分。
首先,赛车系统通过图像采样处理模块获取前方赛道的图像数据,同时通过速度传感器模块实时获取赛车的速度。
然后S128利用边缘检测方法从图像数据中提取赛道黑线,求得赛车于黑线位置的偏差,接着采用PID 方法对舵机进行反馈控制,并在PID算法的基础上,整合加入模糊控制算法,有利于对小车系统的非线性特性因素的控制。
最终赛车根据检测到的速度,结合我们的速度控制策略,对赛车速度不断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快速前进。
第三章小车的机械设计良好的机械结构将直接影响小车的结构稳定,和车模的高速时的性能。
模型车的机械机构和组装形式是整个模型车身的基础,机械结构的好坏对智能车的运行速度有直接的影响。
经过大量的实验经验可以看出,机械结构决定了智能车的上限速度,而软件算法的优化则是使车速不断接近这个上线速度,软件算法只有在精细的机械结构上才能够更好的提高智能车的整体性能。
3.1 舵机安装舵机转向是整个控制系统中延迟较大的一个环节,为了减小此时间常数,通过改变舵机的安装位置,降低舵机的中心,将舵机的安装尽量低,而并非改变舵机本身结构的方法可以提高舵机的响应速度。
智能小车电磁组技术报告

校内“飞思卡尔”竞速小车电磁组参赛成员:08季庚午(物理)08栾忠飞(电气)09郭鹏(物理)09王丽颖(电气)10范乐鹏(电气)指导老师:小车指导团队目录1 摘要-----------------------------------------------------------------------22 系统完成功能-----------------------------------------------------------23 系统方案论证-----------------------------------------------------------23.1系统总体方案------------------------------------------------------------------------------2 3.2.1硬件部分-----------------------------------------------------------------------------------2 3.2.2机械部分-----------------------------------------------------------------------------------2 3.2.3软件部分-----------------------------------------------------------------------------------2 3.2方案比较与论证----------------------------------------------------------------------------34 硬件结构设计及实现-------------------------------------------------44.1单片机----------------------------------------------------------------------------------------4 4.2路径信息采集模块-------------------------------------------------------------------------4 4.3舵机及电机驱动模块----------------------------------------------------------------------4 4.4测速模块-------------------------------------------------------------------------------------4 4.5电源系统-------------------------------------------------------------------------------------44.6单片机最小系统电路----------------------------------------------------------------------45 软件结构设计及实现--------------------------------------------------75.1寻迹算法-------------------------------------------------------------------------------------7 5.2舵机转角控制算法-------------------------------------------------------------------------7 5.3电机转速控制算法-------------------------------------------------------------------------7 5.4测速算法-------------------------------------------------------------------------------------2 5.5舵机PID控制算法-------------------------------------------------------------------------25.6电机PID控制算法-------------------------------------------------------------------------26 作品检测数据-----------------------------------------------------------107 不足及今后改进方向-------------------------------------------------10 附1 源程序----------------------------------------------------------------11 附2 小车图片-------------------------------------------------------------231 摘要第五届飞思卡尔杯智能汽车大赛首次加入了基于电磁传感器的寻线智能车,在地面铺设通有交变电流的引导线,在引导线周围激起交变的磁场,从而通过检测此磁场引导车辆行驶。
飞思卡尔智能车电磁组技术报告

第十届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告摘要本文以第十届全国大学生智能车竞赛为背景,介绍了基于电磁导航的智能赛车控制系统软硬件结构和开发流程。
该系统以Freescale半导体公司32 位单片机MK60DV510ZVLQ100为核心控制器,使用IAR6.3程序编译器,采用LC选频电路作为赛道路径检测装置检测赛道导线激发的电磁波来引导小车行驶,通过增量式编码器检测模型车的实时速度,配合控制器运行PID控制等控制算法调节驱动电机的转速和转向舵机的角度,实现了对模型车运动速度和运动方向的闭环控制。
同时我们使用集成运放对LC选频信号进行了放大,通过单片机内置的AD采样模块获得当前传感器在赛道上的位置信息。
通过配合Visual Scope,Matlab等上位机软件最终确定了现有的系统结构和各项控制参数。
实验结果表明,该系统设计方案可使智能车稳定可靠运行。
关键字:MK60DV510ZVLQ100,PID控制,MATLAB,智能车第十届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告目录第一章引言 (5)第二章系统方案设计 (6)2.1系统总体方案的设计 (6)2.2系统总体方案设计图 (6)电磁传感器模块 (7)控制器模块 (7)电源管理模块 (7)编码器测速模块 (7)舵机驱动模块 (8)起跑线检测模块 (8)人机交互模块 (8)测距模块 (8)第三章机械结构调整与优化 (8)3.1智能车前轮定位的调整 (8)主销后倾角 (9)3.1.2主销内倾角 (9)3.1.3 前轮外倾角 (10)3.1.4 前轮前束 (10)3.2 舵机的安装 (11)3.3编码器安装 (12)3.4车体重心调整 (12)3.5传感器的安装 (13)3.6测距模块的安装 (14)第四章硬件电路设计 (15)4.1单片机最小系统 (15)4.2电源管理模块 (16)4.3电磁传感器模块模块 (17)4.3.1 电磁传感器的原理 (17)4.3.2 信号的检波放大 (18)4.4编码器接口 (19)4.5舵机驱动模块 (20)4.6电机驱动模块 (20)4.7人机交互模块 (21)第五章控制算法设计说明 (22)5.1主要程序流程 (22)5.2赛道信息采集及处理 (23)5.2.1 传感器数据滤波及可靠性处理 (23)5.2.2 位置偏差的获取 (25)5.3 控制算法实现 (27)5.3.1 PID算法原理简介 (27)5.3.2基于位置式PID的方向控制 (31)5.3.3 基于增量式PID和棒棒控制的速度控制 (31)5.3.4 双车距离控制和坡道处理 (33)第六章系统开发与调试 (34)6.1开发环境 (34)6.2上位机显示 (35)6.3车模主要技术参数 (36)第七章存在的问题及总结 (37)7.1 制作成果 (37)7.2问题与思考 (37)7.3不足与改进 (37)参考文献 (38)附录A 部分程序代码 (39)第十届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告第一章引言随着科学技术的不断发展进步,智能控制的应用越来越广泛,几乎渗透到所有领域。
智能车大赛技术报告(最终版)

目录第一章引言 (1)第二章智能小车设计分析 (2)2.1设计要求 (2)2.2总体设计 (2)2.3 方案论证 (3)2.3.1 传感器设计方案 (3)2.3.2 控制算法设计方案 (4)第三章智能小车硬件设计 (5)3.1机械设计 (5)3.1.1 车模结构特点 (5)3.1.2 寻迹传感器布局 (5)3.1.3 系统电路板的固定及连接 (7)3.2电路设计 (7)3.2.1传感器电路设计 (7)3.2.2测速传感器的设计 (8)3.2.3 电源管理模块 (9)3.2.4驱动模块 (10)3.2.5 调试模块 (11)第四章智能小车软件设计 (12)4.1 总体流程图 (12)4.2 PID控制算法 (13)4.3舵机方向控制算法 (14)4.4 速度控制算法 (14)第五章开发流程 (16)5.1单片机资源划分 (16)5.2编译环境 (16)5.3下载调试 (16)第六章开发总结与心得 (17)6.1 开发与调试过程 (17)6.2 开发中遇到的几个典型问题 (18)6.2.1电源管理问题 (18)6.2.2 PID微分误差的问题 (19)6.2.3 电机电磁干扰的问题 (20)6.3 总结与展望 (20)参考文献 (22)附录A:研究论文 (I)附录B:程序清单 (XVII)附录C:红外传感器参数说明 .................................................................................... X XXVI 附录D:配件清单 .. (XXXVII)II第一章引言智能小车以飞思卡尔16位微控制MC9S12DG128B为控制器,采用多传感器进行信息采集,运用反射式红外传感器设计路径检测模块和速度监测模块。
同时,采用PWM技术,控制舵机的转向和电机转速。
系统还扩展了LCD(Liquid Crystal Display:液晶显示屏)和键盘模块作为人机操作界面,以便于智能小车的相关参数调整。
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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:华中科技大学队伍名称:华中科技大学五队参赛队员:方华启张江汉诸金良带队教师:何顶新罗惠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全国大学生“飞思卡尔”杯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:目录第1章引言 (1)1.1 概述 (1)1.2 全文安排 (2)第2章电路设计 (3)2.1 电路系统框图 (3)2.2 电源部分 (4)2.3 电机驱动部分 (5)2.4 电磁传感器 (6)第3章机械设计 (8)3.1 车体结构和主要参数及其调整 (8)3.2 舵机的固定 (10)3.3 传感器的固定 (11)3.4 编码器的固定 (11)第4章软件设计 (12)4.1 程序整体框架 (12)4.2 前台系统 (13)4.3 后台系统 (13)4.4 软件详细设计 (14)第5章调试 (15)第6章全文总结 (16)6.1 智能车主要技术参数 (16)6.2 不足与改进 (16)6.3 致谢与总结 (17)I参考文献 (18)附录A 源代码 (18)II第1章引言第1章引言教育部为了加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养,在已举办全国大学生数学建模、电子设计、机械设计、结构设计等4大竞赛的基础上,委托教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会主办每年一度的全国大学生智能汽车竞赛(教高司函[2005]201号文)[1]。
为响应教育部的号召,本校积极组队参加第五届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛。
从2009 年12 月开始着手进行准备,历时近8 个月,经过设计理念的不断进步,制作精度的不断提高,经历 2 代智能车硬件平台及相关算法的改进,最终设计出一套完整的智能车开发、调试平台。
作为电磁组的华中科技大学五队采用轻质量机械设计、大前瞻传感器和连续化算法处理的基本技术路线,在前瞻距离、噪声抑制、驱动优化、整车布局等方面加强研究创新,在有限计算能力下获得了较高的赛道信息准确率。
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。
本文将对智能车的总体设计和各部分的详细设计进行一一介绍。
1.1 概述1.1.1 电路设计飞思卡尔电磁组智能汽车硬件主要分为主控板,传感器板。
本车在主控板上主要特色为电机使用H桥驱动,从性能和扩展性上优于集成驱动器方案。
传感器板设计着重考虑提高传感器的前瞻量和信号的抗干扰能力。
1.1.2 机械设计机械方面,主要是对舵机的安装进行了研究,加长了舵机的连杆,以增加反应速度。
另外,主要研究车差速性能的研究以及传感器支架的固定。
1.1.3 控制程序设计一方面使用免费的μCOS操作系统,这给智能车的整体调试提供了很多方便;另一方面,在大前瞻传感器的基础上设计出合理的舵机、电机控制算法,在满足稳定性要求的基础上提高速度。
1第五届全国大学生智能汽车竞赛技术报告1.1.4 调试平台为了提高调试效率,并在制作的过程中减少控制决策的工作量,在MA TLAB 平台的基础上,设计了相应的数据调试工具,方便对采集的数据进行处理,并对小车的运行参数进行实时监控,达到了事半功倍的效果。
1.1.5 预赛成绩由于华南赛区比赛赛道摩擦力与学校调试环境相差较大,但从整体稳定性和速度上在华南赛区靠前,并以华南赛区第3名的成绩获得决赛资格。
以下是参数对比:环境 本校调试赛道 华南赛区赛道速度 约2.2米/秒约2.0米/秒稳定性 很稳定 很稳定抖动 不抖动 基本不抖动1.2 全文安排本文在第一章中简要介绍智能车竞赛的情况。
本文在第二章中详细说明电路部分的设计。
本文在第三章中详细说明机械部分的改装。
本文在第四章中详细说明软件部分的实现。
本文在第五章中详细说明调试平台部分的设计。
本文在第六章中做全文总结。
由于作者水平有限,报告中的错误和不足之处,希望各位读者能及时批评和指证,并提出建议和意见。
2第2章电路设计第2章电路设计智能车的电路设计在整个智能车的设计过程中占有相当重要的分量,稳定合理的电路是智能车高速运动的必要条件。
本文智能车硬件的设计遵循电路简单、功能强大、方便调试等原则,设计了集成度很高的主控制电路板,整合了除传感器以外的所有电路。
2.1 电路系统框图2.1.1 电源部分电源部分主要包括:电源开关保护指示、电源管理、主控制板和数字传感器板电源、模拟传感器板电源、舵机电源、电机驱动。
电源部分功能结构如下:图 2.1 电源部分系统框图3第五届全国大学生智能汽车竞赛技术报告2.1.2 MCU部分MCU最小系统部分主要包括:MCU复位、通讯、人机交互、与外围器件接口,结构框图如下:图 2.2 MCU部分系统框图2.2 电源部分为了方便了解系统电源的工作情况,故需要加入电源监视电路即时提醒注意电池电压状况。
而且电源管理部分体积、功耗都不能太大,不能影响电路的正常工作。
2.2.1 电源开关保护指示模块由于智能车使用的直流电源,故一旦电池的正负极接反将造成很严重的后果,很有可能烧坏主控制板,故考虑在电源的最开始部分设计仿插反的结构和4第2章 电路设计5插反后的保护电路。
一般来说,二极管拥有良好的单向导电性,故可考虑用二极管作为反接保护器件。
图 2.3 电源开关指示保护电路原理图2.2.2 主控制板和数字传感器板电源模块由于主控制板和数字传感器板两部分都需要5V 直流稳压,为简便故两块板子共用一个稳压芯片。
根据分析可得:U=+5.0V+5%(4.75V-5.25V ), I ≈ 600mA 。
故LM2940-5V 可以作为合适的稳压芯片选择。
2.2.3 舵机和模拟传感器板电源模块由于舵机和模拟传感器需要的电源电压都要求尽量能接近于电池所提供的电压,但是电压太高又会对电路稳定性带来一些影响,故需要选择稳压值可调的稳压芯片根据需求,结合实际使用经验,本文认为LM1117-ADJ 为比较合适的选型。
2.3 电机驱动部分本文研究的重点是如何给电机提供尽量大的驱动电压(尽量接近电源电压)和电流,以及尽量减少驱动环节的能量损耗。
第五届全国大学生智能汽车竞赛技术报告62.4 电磁传感器2.4.1 双水平线圈方案单独一个线圈感应电动势输出电压V ox '是位置x 的偶函数,只能够反映到水平位置的绝对值x 的大小,无法分辨左右。
为此,可以使用相距长度为L 的两个线圈电感,计算两个电感感应电动势的差值:(3.23)令L = 30cm ,计算得到两个线圈电动势差值 E d如下图所示:图 3.22 双水平线圈电压差值与横向位移的关系第2章 电路设计7由图可知,在位移0∼30cm 内,电动势差值Ed 与位移x 关系是一个单调函数。
可以使用这个量对于小车转向进行负反馈控制,从而保证两个线圈的中心位置跟踪赛道的中心线。
通过改变线圈高度h 、线圈之间距离L 可以调整位置检测范围以及感应电动势的大小。
2.4.2 传感器布局双水平线圈方案是最简单的路径检测方案,要想达到较好的巡线竞速效果,仅仅两个传感器的分辨率显然是不够的。
一种改进方案是增加传感器数量,采用一字型布局。
布局之前应分析每个传感器的检测范围。
车体中心线完全平行于赛道中心导线时,归一化后每个传感器检测范围的测量结果见下图:图 3.23 微控器采集的传感器信号分布可见每个传感器检测范围约为+14cm 。
但取14cm 间距是远远不够的,因为水平线圈方案检测的是漆包线同心圆磁场的水平分量,具有方向选择性,如果智能车转向过程中传感器序列与漆包线成的角度较大,则每个传感器检测范围会减小很多,因此传感器间距需要尽量小。
不过,传感器间距受到同轴向线圈互感的限制,不能太小。
实际测得3cm 时传感器之间影响较小。
第五届全国大学生智能汽车竞赛技术报告8第3章 机械设计3.1 车体结构和主要参数及其调整智能车竞赛所使用的车模是一款带有差速器的后轮驱动模型赛车,它由大赛组委会统一提供。
表 3.1 智能车模主要参数 基本参数尺寸 轴距200mm 前轮距136mm 后轮距138mm/146mm 车轮直径52mm 传动比 18/76组委会要求智能车最终尺寸不得大于400mm*250mm。
3.1.1 前轮定位1) 主销后倾角主销向后倾斜,主销轴线与地面垂直线在赛车纵向平面内的夹角称为主销后倾角。
图 3.1 主销后倾角示意图主销后倾角定义:上球头或支柱顶端与下球头的连线(转向时,车轮围绕其进行转向运动的转向轴)向前或后倾斜的角度,向前倾称为负主销后倾角,向后倾斜称为正主销后倾角。
其功能影响转向稳定性及转向后车轮的自动回正力。
对于智能汽车模型,通过改变前后黄色垫片的数量可以改变它的主销后倾角。
第3章机械设计2)主销内倾角主销在横向平面内向内倾斜,主销轴线与地面垂直线在赛车横向断面内的夹角称为主销内倾角。
主销内倾角也有使轮胎自动回正的作用,但主销内倾角不宜过大,否则在转弯时轮胎将与赛道间产生较大的滑动,从而会增加轮胎与路面间的摩擦阻力,使转向变得沉重,同时会加速轮胎的磨损。
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。
前轮外倾角是前轮的上端向外倾斜的角度,如果前面两个轮子呈现“V”字形则称正倾角,呈现“八”字则称负倾角。
由于前轮外倾可以抵消由于车的重力使车轮向内倾斜的趋势,减少赛车机件的磨损与负重,所以赛车安装了组委会配备的配件。
3.1.2 车体重心重心调整主要包括重心高度和前后位置的调整。
理论上,车体重心越低稳定性越好,重心低有利于赛车在高速转弯的贴地性,可以有效防止侧翻,因此在车体底盘高度、舵机安装、电路板的安装等上尽量使重心放低。
车体重心前后方向的调整对赛车的行驶性能也有很大的影响。
本赛车后轮驱动,驱动力的大小直接跟轮胎与地面的附着力有关,而附着力与路面附着系数和驱动轴的轴荷有关,驱动轴的轴荷又取决于重心的水平位置,如果仅从这方面考虑,重心应靠近后轴。
根据车辆运动学理论,车身重心前移,大部分重量压在前轮,转向负荷增大,会增加转向,对模型车的制动性能和操纵稳定性有益,但降低转向的灵敏度,同时降低后轮的抓地力;重心后移,会减少转向,但增大转向灵敏度,后轮抓地力也会增加。
但综合起来看,重心应靠近后轴一点。
3.1.3 离地高度及底盘刚度调整1)底盘高度的调整车模底盘的高度主要由赛道中的坡决定,在顺利过坡的前提下底盘越低越好。
2)后悬挂纵向减震刚度9第五届全国大学生智能汽车竞赛技术报告10适当增大底盘的刚度有利于车体走直线的稳定性,可通过增加垫片来增大弹簧的预紧力,另外还可以通过调整弹簧的另一个支点的位置来改变预紧力,从而提高底盘的刚度。