编号
20131801
研究类型
应用研究
分类号
TP27
学士学位论文（设计）
Bachelor’s Thesis
论文题目
直立型电磁智能车机电系统的设计与实现
作者姓名 学
号
2009118010143 机电与控制工程学院 电气工程及其自动化
讲师 2013年5月26日
所在院系 学科专业名称 导师及职称 论文答辩时间
学士学位论文（设计）诚信承诺书
中文题目：直立型电磁智能车机电系统的设计与实现 外文题目：Design and Implementation of Erect type Electromagnetic Electromechanical System of Intelligent Vehicle 学生姓名 院系专业 电气工程及其自动化 学生学号 学生班级 学 生 承 诺 200911801 班 我承诺在学士学位论文（设计）活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，本人学士学位论文（设计）内容除特别注明和引用外，均为本人观点，不存在剽窃、抄袭他人学术成果，伪造、篡改实验数据的情况。如有违规行为，我愿承担一切责任，接受学校的处理。
学生（签名）： 年 月 日 指导教师承诺 我承诺在指导学生学士学位论文（设计）活动中遵守学校有关规定，恪守学术道德规范，经过本人核查，该生学士学位论文（设计）内容除特别注明和引用外，均为该生本人观点，不存在剽窃、抄袭他人学术成果，伪造、篡改实验数据的现象。 指导教师（签名）： 年 月 日
目录
1.引言 .................................................................... 1 1.1背景介绍 ............................................................ 1 1.2控制简述 ............................................................ 2 2.系统理论基础 ............................................................ 3 2.1直立行走任务分解 .................................................... 3 2.2车模平衡控制 ........................................................ 4 2.3车模速度控制 ........................................................ 6 2.4 车模方向控制 ....................................................... 8 2.5 MC9S12XS128的特点 .................................................. 9 3.硬件电路的设计与介绍 ................................................... 10 3.1 循迹传感器放大电路 ................................................ 10 3.2 直立传感器电路与测速模块 .......................................... 11 3.3 电机驱动模块和电源 ................................................ 11 3.4 主板电路设计 ...................................................... 12 4.电磁传感器的方案选择及布局 ............................................. 12 4.1 电磁感应原理 ...................................................... 12 4.2 电磁感应线圈在磁场中的特性 ........................................ 13 4.3 传感器的方案选择 .................................................. 15 5.机械设计部分 ........................................................... 17 5.1 车模简化及改装 .................................................... 17 5.2 传感器的安装 ...................................................... 18 5.3 其他机械结构的调整 ................................................ 21 6.开发与调试 ............................................................. 21 6.1软件功能与框架 ..................................................... 21 6.2调试与参数整定 ..................................................... 23 7.总结与展望 ............................................................. 25 参考文献 ................................................................. 27
直立型电磁智能车机电系统的设计与实现
琚文涛（指导老师：雷改惠 讲师）
（湖北师范学院机电与控制工程学院 中国 黄石 435002）
摘 要：本文介绍了以MC9S12XS128单片机为主控制器和以电磁传感器、加速度传感器
和陀螺仪为传感器的直立行走型智能车系统。在系统硬件设计部分，主要阐述了电磁传感器、直立传感器模块和电机驱动电路的设计原理。测试表明，本智能车行驶在复杂多变的赛道上，具有较好的稳定性和适应性。本智能车在第七届全国大学生智能车竞赛中取得了华南赛区电磁组二等奖的好成绩。 关键词：MC9S12X128；直立型；陀螺仪；加速度传感器 中图分类号：TP27
Design and Implementation of Erect type Electromagnetic
Electromechanical System of Intelligent Vehicle
JU Wentao（Tutor：LEI Gaihui）
(College of Mecharonics and Control Engineering, Hubei Normal University, Huangshi,
China, 435002)
Abstract: This paper introduces the MC9S12XS128 MCU as the main controller and the
electromagnetic sensors, accelerometers and gyroscopes to walk upright type intelligent vehicle system sensor. In the hardware design part, mainly expounds the design principle of the electromagnetic sensor drive circuit, erect sensor module and motor. The test shows that, this intelligent vehicle in complex circuit, has a better stability and adaptability. The intelligent car made in Southern China division of electromagnetic group two prize in the Seventh National University intelligent car contest.
Key words: MC9S12X128; Erect type; Gyroscope; Acceleration transducer
湖北师范学院机电与控制工程学院2013届学士学位论文（设计）
直立型电磁智能车机电系统的设计与实现
琚文涛（指导老师：雷改惠 讲师）
(湖北师范学院机电与控制工程学院 中国 黄石 435002)
1.引言
1.1背景介绍
飞思卡尔杯全国大学生智能车竞赛以“立足培养，重在参与，鼓励探索，追求卓越”为指导思想，涵盖了机械、模式识别、电子、电气、传感技术、计算机、自动化控制、汽车理论等多方面知识，从一定程度上反映了当代大学生综合运用所学知识和探索创新的精神[1]。同时该赛事是教育部高等教育司委托(教高司函[2005]201号文)，由教育部高等自动化专业教学指导分委员会（以下简称自动化分教指委）主办的全国性、多学科交叉、趣味性、创新性赛事，旨在加强大学生实践与团队合作精神，促进高等教育改革。竞赛规则透明，评价客观标准，坚持公开、公平、公正的原则，从而保持了竞赛的健康、普及、持续的发展。鉴于飞思卡尔全国大学生智能车竞赛已成功举办了5届，大赛前年为了扩展赛道检测的多样化和锻炼学生的各项能力，在原来的CCD组与光电组基础上新增以20 KHZ、100ma交变电流（方波）为引导方式的电磁组。学校积极响应教育部关于加强大学生的创新意识、合作精神和创新能力的培养的号召，成立智能车队伍参加比赛。我们积极组队参加第七届“飞思卡尔”杯全国大学生智能车比赛，多方搜索资料。由于电磁组的信号采集与CCD组和光电组有很大差别，所以我们延续了去年很多学校包括杭州电子科技大学在内所使用的工字谐振电感作为传感器来检测信号，加以合理的传感器布局，经过后续电路处理，完成对赛道信号检测并以此来控制车子的转向和行驶速度。关于软件，我们采用鲁棒性较强的PID控制算法来作为车子的主导控制。为满足智能车在高速与急转等恶劣情况下的动力性能和稳定性能，我们参考了前几届的队伍参赛经验，经过深思熟虑对整车经行了合理的重心与电路等的布局。本文主要讲述电磁二队智能车的制作历程，包括机械和硬件的设计、改装，HCS12单片机的学习和使用，控制算法的研究与应用，车模机械参数的讨论和修改等。为了提高全国大学生智能汽车竞赛创新性和趣味性，激发高校学生参与比赛的兴趣，提高学生的动手能力、创新能力和接受挑战能力，智能汽车竞赛组委会将电磁组比赛规定为车模直立行走，如图1.1.1所示。
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