第三届全国大学生智能汽车大赛
上升沿和下降沿。通过累计一定时间内的脉冲数，或者记录相邻脉冲的间隔时间，可以得到和速度等价的参数值。
测速电路使用自行研制的红外反射式光电测速传感器。速度测量电路使用红外反射式光电对管RPR220，自行制作的编码盘，比较电路等组成。
速度测量电路图2.8所示。红外反射式光电对管的光敏三极管信号通过比较器处理后输入单片机的计数器模块，利用单片机的输入捕捉功能，处理智能车速度信息。自制的编码盘有24道黑色条纹，电机旋转一周将产生24次输入捕捉中断。
单片机记录两次中断的时间间隔T。两次中断对应于智能车前进的距离S为：16.5/24 cm,即0.6875cm，其中16.5cm为智
能车后轮实测周长[7]。智能车实时速度V(cm/s)的计算公式如下：
V?ST?16.5/24T?0.6875Tcm/s
30033KRPR220328A14LM3585.1KIOC0VCCVCC10KVCC5.1K 图4.6测速电路
4.4红外对管检测电路
由于我们采用了大功率对管，所以红外对管的电路是整个电路中要求最高的，不紧要保证对管正常工作，而且还要考虑整个电路的能耗和发热问题。经测试我们发现单个对管在通以100mA到170mA电流时可以。保证抬高20到30厘米的距离。
此时每个对管的管压降为1.2到1.5伏。为了进一步加大发光量，我们采用了双发射管的办法，即一个接受管对应两个发射管。为了降低整体的能耗。我们让同一对的发射管串联，14对发射管再并联。同时使用了irf540进行开关控制。控制对管脉冲发光。开关频率为200HZ。这样既保证了大前瞻探测的需要，又降低了整体的能耗和对电源的冲击
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图4.7 先串联再并联的脉冲发光对管电路图。
图4.8对管实物图反面
图4.9 对管实物图正面
4.5拨码开关电路
由于在智能车比赛开始后，不能够对智能车硬件及软件进行修改，在保证了硬件有效可靠的同时，软件有可能不能够适应新场地，所以设计拨码开关对智能车有关参数进行设置也是必要的。拨码开关电路如下图所示：
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R1Header 9123456789VCCSW7SW6SW5SW4SW3SW2SW1SW012345678SW-DIP8S1161514131211109 图4.9 拨码开关
这是一个八段的拨码开关，我们把它成成上下连个部分，显然，每个部分都有16种状态，前四个来改变舵机参数，后四个改变直流电机参数，这样对于适应新的场地很有好处。
5.1路径搜索算法
对于本控制系统采用14对光电对管的方案，单排排列在车体头部10cm处。编号为6、7的光电对管处于正中央位置。利用14对传感器进行道路识别。传感器对白色的反射率比黑色的大。单片机ADC读入值相应也大。在程序中对传感器信号进行处理，判断传感器是否检测到黑色引导线。
将单个传感器对白色和黑色路面的ADC值之差分为平均的两段，每次处理实时传感器信号时，判断本次采样的ADC值与黑色路面ADC值之差落在两段中的哪一段。如果在靠近黑色的一段，则判定该传感器检测到黑线，将该传感器对应的变量置为判定值1；如果在靠近白色的一段，则判定该传感器检测到白线，将该传感器对应的变量置为判定值1；为了增强判断的准确性，在对ADC值采样时，采用了中值滤波方法，以去除瞬间的干扰。
路径检测完后，将测的的路径值暂时存储，然后将路径信息传递给舵机和电机控制部分，以选择给定合适的转角和速度。
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5.2舵机、电机的控制
智能车的舵机和电机都采用了经典的PID控制方法。但是由于舵机和电机性能的不同要求，分别对其进行了不同的修改。
PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。其输入e (t)与输出u (t)的关系为
式中积分的上下限分别是0和t
因此它的传递函数为：G(s)=U(s)/E(s)=kp(1+1/(TI*s)+TD*s)
其中kp为比例系数； TI为积分时间常数； TD为微分时间常数
比例KP用来控制当前，误差值和一个负常数P（表示比例）相乘，然后和预定的值相加。P只是在控制器的输出和系统的误差成比例的时候成立，KP能够快速的跟随变化量。及时的产生与之相关的调节作用。但是KP是有差调节，无法消除静态误差。
积分KI来控制过去，误差值是过去一段时间的误差和，然后乘以一个负常数I，然后和预定值相加。I从过去的平均误差值来找到系统的输出结果和预定值的平均误差。一个简单的比例系统会振荡，会在预定值的附近来回变化，因为系统无法消除多余的纠正。通过加上一个负的平均误差比例值，平均的系统误差值就会总是减少。所以，最终这个PID回路系统会在预定值定下来。
微分KD 来控制将来, 计算误差的一阶导，并和一个负常数D相乘，最后和预定值相加。这个导数的控制会对系统的改变作出反应。导数的结果越大，那么控制系统就对输出结果作出更快速的反应。这个D参数也是PID被成为可预测的控制器的原因。D参数对减少控制器短期的改变很有帮助。一些实际中的速度
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缓慢的系统可以不需要D参数。
舵机PID
由于舵机是一个具有大的延迟的执行机构，所以在PID控制中不能加入积分环节。否则会导致小车震荡。所以小车采用PD控制。同时加入一个一阶惯性环节，构成不完全微分，给小车一个超前的调节。
实际使用中，为了减少计算时间，将位置式PID转化为增量式 增量式PID公式：
电机PID控制
小车行使过程中，随着跑道的不同，需要配合不同的速度值，因此对电机的PID是一个给定值不断变化的PID。 小车的目标速度（Object_Speed）给定规则： 1》 小车在直道上，Object_Speed为最大值200。 2》 小车在大弯道上，Object_Speed为160。
3》 小车在小弯道或S型弯道上，Object_Speed为120 4》 小车冲出跑道，Object_Speed为70。
5》 小车由直道进入弯道，Object_Speed逐渐减小。
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