第四届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告
根据系统电路板的资源,本设计方案中,使用 PAD3—PAD15 对传感器进行 采样,PWM2 和 PWM3 口级联后控制直流电机正转,PWM6 和 PWM7 级联后控制直流 电机正转,PWM0 和 PWM1 级联后控制舵机转角。
调试 ATD 模块时,先使用 BDM 模块将子程序下载到芯片内,然后分别在 ATD 的输入端利用稳压源产生 0-+5V 的电压,观察 CodeWarrior 的 Memory 窗口中各 个输入的电压值在误差允许范围内相等,说明该子程序正确。
调试 ECT 模块时,可以通过系统电路板上 PT0 口外接不同频率的固定脉冲 信号,利用软件产生一定时间,在该时间段内读取脉冲数,将 PT0 口在该段时 间内读取的脉冲数送到 B 口显示,通过读取 B 口显示的状态,来检测定时器和 脉冲累加器的设置是否正确。
为检验 PWM 模块子程序,可以编写输出一定占空比的 PWM 波形子程序,从 PWM 端口接入示波器,通过示波器观察输出波形是否与设定值相同,若相同则程序正确。
在每一部分子程序调试通过后,结合外围电路对所有子程序进行整合,根 据小车工作原理,编写出完整的主程序。在 CodeWarrior 界面完成程序编译后, 通过 BDM 工具,将程序下载到 MC9S12XS128 微处理器中,然后进行小车的调试。
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第七章 结论
7.1 模型车主要技术参数说明
改装后的模型车的主要技术参数如表7.1.1所示。 表7.1.1 模型车技术参数统计 项目 路径检测方法(赛题组) 车模几何尺寸(长、宽、高)(毫米) 车模轴距/轮距(毫米) 车模平均电流(匀速行驶)(毫安) 电路电容总量(微法) 传感器种类及个数 新增加伺服电机个数 赛道信息检测空间精度(毫米) 赛道信息检测频率(次/秒) 主要集成电路种类/数量 车模重量(带有电池)(千克) 参数 光电组 长395 宽245 高100 轴距198 轮距前160 后162 1600MA 579 15个 0个 75 1MS S12 33886 2940 1.6kg 7.2 总结
智能车的设计与制作是从2008年3月开始的,经过4个月的努力,本组三个成员在指导老师的耐心指导下完成了整个设计过程。回顾这4个月的情况,我们从以下四个方面进行总结。
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7.2.1 智能车的制作
整部模型车的制作,从最初的方案讨论、传感器的选择,到方案确定,电路设计、控制策略的确定、算法的实现和调试,我们3名队员齐心协力,发挥各自的优点,分工合作,最后完成了整个制作过程。我们模型车的特点如下:
(1)调整车模前轮内倾角,保证车模加速及制动性能。
(2)四块MC33886并联,可正反双向控制电机,提高驱动制动能力。 (3)舵机采用6V电源独立供电,提高其响应速度和稳定性。 (4)起跑线识别、赛道状况识别、转角参数均采用模糊控制策略。 (5)赛道寻迹采用内侧检测方式,加速采用全功率驱动、减速采用PID控制,增强了系统稳定性、最大限度提高绝对车速。
7.2.2 开发所遇到的问题和解决方案
回顾小车制作及调试过程中所遇到的问题,我们进行了总结。
(1)路径检测传感器临近干扰和功率过大,我们选择单独对传感器供电,这个问题得到了比较的解决。
(2)模型车速度和转弯矛盾,速度提高了,转弯就来不急,要顺利的转弯速度就上不去,为了协调这个问题,必须找到哪里是直线,哪里是弯道。模型车在直线上跑的速度要快,而在弯道上跑的速度要慢,我们采用将赛道的信息记忆下来,而且还采用模糊控制算法,这个问题就得到了解决。
(3)MC33886驱动问题,在调试过程中,有时候一片发热,另一片不发热,还有用一段时间后驱动力下降。我们采用把MC33886独立出来,远离单片机的引脚,将四片MC33886并联,使得分布参数均匀,从而使得四片MC33886阻抗匹配,发热一致,大大降低发热量。
7.2.3 存在问题
一个良好的系统仍然需要不断完善和更新,为了保证车子能够稳定达到最高
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平均速度,智能车系统的设计还是在不断的改进的过程。
在道路检测试验所采用的是模拟量输出的光电传感器,在调试时发现检测距离很短,大影响了车的转弯时间。在电源的管理方面,有一些问题,待以后解决。
有部分模块的电路板没有制PCB板,增加了车的重量;部分导线的松动都会影响整个系统的稳定性。
7.2.4 心得体会
自我们组队以来,每个成员都自觉积极地投入到智能车的调试制作过程中来。从问题的提出、分析、解决,到方案的优化、改进、创新,都体现了我们集体的智慧和团队的精神。
在准备比赛的过程中,我们不仅可以把所学的理论知识应用于实际,还自学了大量新学科新知识。智能车的设计涉及了控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电子信息、计算机和机械等多个学科,不仅开拓了视野,也提高了动手实践能力。
这部小小的智能车,从整体方案设计到车的成型调试,从传感器排布到机械结构设计,从控制算法研究到模块程序编写,整个过程无不凝聚了队员和老师们的辛勤汗水。
对于这次比赛,取得好成绩固然是每个人的心愿,更为宝贵的是在这个过程中我们所学到的与人合作、协调分工和积极自信的团队精神。这次磨练了我们对知识融合和实践动手能力。
对在模型车的制作中我们得出了一些经验,总结如下:
1、 要多试多跑。在调试程序时,不能仅仅满足于在台架上实验,应该更多地让模型车到赛道上行驶,这样才能比较客观地评价控制策略的优劣,并能及时发现存在的问题隐患。
2、 参数调试很重要。在某些时候会有一些比较新颖的控制策略,但是应用之后实际的行驶效果并不是很好,此时不能轻易就否定策略不佳,而应该将策略中某些参数,做一些研究进行优化。
3、 不要忽视机械因素。当模型车的速度遇到一个新的瓶颈,在尝试了新的控制策略、提高舵机响应等各种方法都没有效果时,就不要忽视了机械方面的
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因素,应及时检查运动部件是否出现松动,两车轮转角是否符合,并作出相应的改进。
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