基于“飞思卡尔”单片机MK60DN512ZVLQ10的智能车设计
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度反馈处理。 4 . 1 控 制 算 法 设 计 P I D控制器将偏差 的比例( P ) 、 积分( I ) 和微分( D ) 通过线性组合构
成控制量 , 对被控对象进行控制。在计算控制系统中, 采用数字 P I D 控制器 , 规律 为 : e ( k ) =r ( k ) 一c ( k ) ( 1 )
决策, 1 9 9 9 , 1 4 ( 2 ) : 1 7 7 — 1 8 0 . 图 1 系 统 总体 结构 图 3 硬 件 电 路 设 计
硬件电路 主要包括最小系统板 , 核心板和驱动板 。
3 . 1电源 模 块
供电分为四个部分 : 电机驱动 、 核心板 、 舵机与摄像头 。电机驱 动 电压直接 由电池压提供 , 选择 L M2 9 4 0提供 5 V稳 压 , 线路简单 , 稳 定 性 好 。选 择 L M2 9 4 1芯 片 作 为 6 V稳 压 芯 片 给 舵 机 供 电 。 A MS 1 1 1 7的线 性度好 , 效 率高 , 作为 3 . 3 V稳 压芯片 , 给摄像 头和液
晶供 电。 3 . 2电机驱动模块 驱动电路的主要指标是 能通过 大电流 , 因此选用极低导通阻抗 和转换速率快 的 I R F 3 2 0 5为智能 车驱 动 电机提 供控制 和驱 动 。另
外, 设计栅极驱动 电路可以提高 P WM控制方式 的调制频率 , 减少 电 枢 电流脉动 , 提高 电路工作的可靠性 。 4 系统软件设计 软件包括图像采 集 、 图像处理 、 舵机 控制 、 电机速度控制 以及速
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1 0 8 ・
科 技 论 坛
基于“ 飞思卡尔” 单片机M K 6 0 D N 5 1 2 Z V L Q 1 0 的智能车设计
张 瑾 孟利利 梁剑飞 ( 扬 州大学 广陵学院。 江苏 扬州 2 2 5 0 0 9 )
摘 要: 本文设计的智能车以 MK6 0 DN5 1 2 Z V L Q1 0为核心控制 单元 , 采用“ 飞思卡 尔” 提供 的 B车模 。 硬件 电路主要 包括 电源模块和 电机驱动模 块 ; 软件核心部分是采用 P I D控制算法对舵机转向和电机速度进行反馈控制 。实验结果表明 P I D控制算法结构 简单 , 工作 稳 定性好 , 易于调试 , 优化 了智能车的性能 , 使其更加平稳快速。 关键词 : 智能车 ; MK 6 0 DN5 1 2 Z V L Q1 0 ; P I D控 制算法 1 概 述 第k 次输 出控制量 ; e ( k ) 第 k次偏差 。 随着信息技术在汽车 中不断发展与应用 , 汽车智能化 已成必 然 4 . 2舵机控 制算法设计 趋势 。不过我 国的智能车技术仍不够成熟 , 目前研究 主要集 中在 高 舵机采 用位置式 P I D算 法( 式2 ) , 因不需考虑智 能车 已行驶 路 校, 为加强大学生实践 、 创新 能力和团队精神的培养 , 该竞赛 以智 能 线与赛道复杂等情况 , 所 以舵机控制采用分段 P D控制 , 即根据赛道 汽 车为研究对象的创意性科技竞赛 , 要求在标准技术平 台下完成 软 类型调整参数 P和 D。比例 系数 P主要控 制舵 机转 向 , 微分 次数 D 硬件 系统 的设计【 。 】 本文介绍智能车系统 的总体结构和硬件电路设 保证小车正常行驶时快速矫正。 计, 详细介绍 P I D控制算法在舵机转 向和 电机速度的应用 。 4 . 3速度控制算 法设计 2 系统总体 结构 经过 多次测试 , 采用增量式 P I D控制 , 基本策 略是 直道加速 , 弯 本文所设计 的智能汽车系统包括三个组成部分 :检测系统 , 控 道减速 。智能车响应较快 , 调速 准确且平稳 。增量式 P I D控制算法 制 决策系统 和动力系统 。其 中检测 系统采用 0 V 7 7 2 5和 光 电编码 为 : Au ( k ) =k p ( ( ) 一e ( k —1 ) ) +k i e ( k ) +k d ( 女 ) 一2 e ( k—1 ) +e ( k 一2 ) ) ( 3) 器, 分别用于检测赛道信息和反馈智能车速度 , 并传至单片机。 控制 决 策系统采用 M K 6 0 作为主控芯片 , 动力 系统 同于控制舵机 的转角 5结 论 和直流电机 的转速 , 其 系统设计框图如图 1 所示 。 本 文设计 的智能车系统 采用 P I D控制算 法对舵机 转 向和 电机 速度进行反馈控制 ,实验结果表明 P I D控制算法工作稳 定性 好 , 易 于调试 , 可实现智 能车在跑道上平稳快速行驶的 目标 。 参考文献 【 1 ]第十一届 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 . 源自[ 2 】 卓 晴, 黄开胜, 邵 贝贝. 学做智 能车: 挑战 “ 飞 思卡 尔” 杯【 M 】 . 北京 : 北 京航 空航 天大学出版社, 2 0 0 7年 .
[ 3 1 L M2 9 4 0 d a t a s h e e t
『 4 1 吴卫国, 蒋平’ , 陈辉 堂, 等. 移动 小车轨 迹跟踪的 力矩控 制【 J 1 . 控 制与
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_ k
T
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u ( ) = k e { P ( 足 ) + ’ _ 』 ∑e ( j ) + 詈 ( ) 一 ( 一 1 ) 】 )
』 j =o
( 2 )
其中, r ( 1 ( ) 为第 k次 给定 k 的比例系数 ; T 。 为积分 时间常数 ; T D 为微分时 间常数 ; T为采样周期值 ; c ( k ) 为第 k次实 际输 出值 ; u ( k ) 为
基金来源: 江 苏省 大 学生 创 新创 业训 练计 划 项 目, 项 目编 号 : 2 0 1 5 1 3 9 8 7 0 0 9 Y 。 作者简介:  ̄ ( 1 9 9 4 一 ) , 女, 江苏泰 州人, 本科在读, 专业: 电子信息工程 。
成控制量 , 对被控对象进行控制。在计算控制系统中, 采用数字 P I D 控制器 , 规律 为 : e ( k ) =r ( k ) 一c ( k ) ( 1 )
决策, 1 9 9 9 , 1 4 ( 2 ) : 1 7 7 — 1 8 0 . 图 1 系 统 总体 结构 图 3 硬 件 电 路 设 计
硬件电路 主要包括最小系统板 , 核心板和驱动板 。
3 . 1电源 模 块
供电分为四个部分 : 电机驱动 、 核心板 、 舵机与摄像头 。电机驱 动 电压直接 由电池压提供 , 选择 L M2 9 4 0提供 5 V稳 压 , 线路简单 , 稳 定 性 好 。选 择 L M2 9 4 1芯 片 作 为 6 V稳 压 芯 片 给 舵 机 供 电 。 A MS 1 1 1 7的线 性度好 , 效 率高 , 作为 3 . 3 V稳 压芯片 , 给摄像 头和液
晶供 电。 3 . 2电机驱动模块 驱动电路的主要指标是 能通过 大电流 , 因此选用极低导通阻抗 和转换速率快 的 I R F 3 2 0 5为智能 车驱 动 电机提 供控制 和驱 动 。另
外, 设计栅极驱动 电路可以提高 P WM控制方式 的调制频率 , 减少 电 枢 电流脉动 , 提高 电路工作的可靠性 。 4 系统软件设计 软件包括图像采 集 、 图像处理 、 舵机 控制 、 电机速度控制 以及速
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科 技 论 坛
基于“ 飞思卡尔” 单片机M K 6 0 D N 5 1 2 Z V L Q 1 0 的智能车设计
张 瑾 孟利利 梁剑飞 ( 扬 州大学 广陵学院。 江苏 扬州 2 2 5 0 0 9 )
摘 要: 本文设计的智能车以 MK6 0 DN5 1 2 Z V L Q1 0为核心控制 单元 , 采用“ 飞思卡 尔” 提供 的 B车模 。 硬件 电路主要 包括 电源模块和 电机驱动模 块 ; 软件核心部分是采用 P I D控制算法对舵机转向和电机速度进行反馈控制 。实验结果表明 P I D控制算法结构 简单 , 工作 稳 定性好 , 易于调试 , 优化 了智能车的性能 , 使其更加平稳快速。 关键词 : 智能车 ; MK 6 0 DN5 1 2 Z V L Q1 0 ; P I D控 制算法 1 概 述 第k 次输 出控制量 ; e ( k ) 第 k次偏差 。 随着信息技术在汽车 中不断发展与应用 , 汽车智能化 已成必 然 4 . 2舵机控 制算法设计 趋势 。不过我 国的智能车技术仍不够成熟 , 目前研究 主要集 中在 高 舵机采 用位置式 P I D算 法( 式2 ) , 因不需考虑智 能车 已行驶 路 校, 为加强大学生实践 、 创新 能力和团队精神的培养 , 该竞赛 以智 能 线与赛道复杂等情况 , 所 以舵机控制采用分段 P D控制 , 即根据赛道 汽 车为研究对象的创意性科技竞赛 , 要求在标准技术平 台下完成 软 类型调整参数 P和 D。比例 系数 P主要控 制舵 机转 向 , 微分 次数 D 硬件 系统 的设计【 。 】 本文介绍智能车系统 的总体结构和硬件电路设 保证小车正常行驶时快速矫正。 计, 详细介绍 P I D控制算法在舵机转 向和 电机速度的应用 。 4 . 3速度控制算 法设计 2 系统总体 结构 经过 多次测试 , 采用增量式 P I D控制 , 基本策 略是 直道加速 , 弯 本文所设计 的智能汽车系统包括三个组成部分 :检测系统 , 控 道减速 。智能车响应较快 , 调速 准确且平稳 。增量式 P I D控制算法 制 决策系统 和动力系统 。其 中检测 系统采用 0 V 7 7 2 5和 光 电编码 为 : Au ( k ) =k p ( ( ) 一e ( k —1 ) ) +k i e ( k ) +k d ( 女 ) 一2 e ( k—1 ) +e ( k 一2 ) ) ( 3) 器, 分别用于检测赛道信息和反馈智能车速度 , 并传至单片机。 控制 决 策系统采用 M K 6 0 作为主控芯片 , 动力 系统 同于控制舵机 的转角 5结 论 和直流电机 的转速 , 其 系统设计框图如图 1 所示 。 本 文设计 的智能车系统 采用 P I D控制算 法对舵机 转 向和 电机 速度进行反馈控制 ,实验结果表明 P I D控制算法工作稳 定性 好 , 易 于调试 , 可实现智 能车在跑道上平稳快速行驶的 目标 。 参考文献 【 1 ]第十一届 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 . 源自[ 2 】 卓 晴, 黄开胜, 邵 贝贝. 学做智 能车: 挑战 “ 飞 思卡 尔” 杯【 M 】 . 北京 : 北 京航 空航 天大学出版社, 2 0 0 7年 .
[ 3 1 L M2 9 4 0 d a t a s h e e t
『 4 1 吴卫国, 蒋平’ , 陈辉 堂, 等. 移动 小车轨 迹跟踪的 力矩控 制【 J 1 . 控 制与
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u ( ) = k e { P ( 足 ) + ’ _ 』 ∑e ( j ) + 詈 ( ) 一 ( 一 1 ) 】 )
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( 2 )
其中, r ( 1 ( ) 为第 k次 给定 k 的比例系数 ; T 。 为积分 时间常数 ; T D 为微分时 间常数 ; T为采样周期值 ; c ( k ) 为第 k次实 际输 出值 ; u ( k ) 为
基金来源: 江 苏省 大 学生 创 新创 业训 练计 划 项 目, 项 目编 号 : 2 0 1 5 1 3 9 8 7 0 0 9 Y 。 作者简介:  ̄ ( 1 9 9 4 一 ) , 女, 江苏泰 州人, 本科在读, 专业: 电子信息工程 。