武汉理工大学
《智能仪器原理与应用》
课程设计
题 目： 基于LABVIEW智能小车设计与调试 学生姓名： 聂鹏 学号： 1049721303692 学院： 自动化学院 专业： 双控1303班 指导老师： 刘红丽
2014 年 1 月 1 日
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目录
第一章 引言 ................................................................................................................................... 3 第二章 机械结构部分 ................................................................................................................... 4
2.1 整车的安装 ...................................................................................................................... 4 2.2机械手的固定与安装 ....................................................................................................... 5 2.3 差速的调整 ...................................................................................................................... 6 2.4 整车重心的调整 .............................................................................................................. 7 第三章 传感器的选择和布局 ....................................................................................................... 8
3.1 传感器的选择 .................................................................................................................. 8 3.2 电磁感应线圈在磁场中的特性....................................................................................... 8 3.3 传感器布局 ...................................................................................................................... 9
3.3.1确定导线位置布局 .............................................................................................. 10 3.3.2前瞻设计 .............................................................................................................. 10
第四章 硬件电路模块 .................................................................................................................. 11
4.1 控制器模块 .................................................................................................................... 12 4.2 路径识别模块 ................................................................................................................ 13
4.2.1感应线圈 .............................................................................................................. 14 4.2.2信号选频放大 ...................................................................................................... 15 4.3 电源模块 ........................................................................................................................ 17 4.4 测速模块 ........................................................................................................................ 18 4.5 舵机使能控制电路 ........................................................................................................ 18 4.6 电机驱动模块 ................................................................................................................ 19 第五章 智能车软件设计 ............................................................................................................. 20
5.1 控制总流程 .................................................................................................................... 21 5.2 导线位置提取 ................................................................................................................ 22 5.3 系统控制算法 ................................................................................................................ 22
5.3.1数字PID控制 ...................................................................................................... 23 5.3.2转向控制算法 ...................................................................................................... 24 5.3.3电机控制算法 ...................................................................................................... 25
第六章 基于LABVIEW智能小车调试 ..................................................................................... 26
6.1 labveiw的调试界面 ..................................................................................................... 26 6.2 labveiw的程序设计 ..................................................................................................... 27 第七章 总结 ................................................................................................................................. 28 参考文献 ....................................................................................................................................... 29 附录A 部分程序代码 ................................................................................................................ 30
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第一章 引言
本智能小车以DSP TMS320F2812作为唯一的核心控制单元，采用LC震荡电路进行信号的采集来获取道路信息，通过设计简单的PID速度控制器和简单的模糊控制器实时调整小车的速度与转角。
本报告分为七个章节：第一章为引言介绍；第二章介绍了本智能车的机械设计；第三章具体介绍了智能车传感器选择与布局设计；第四章具体介绍了智能车硬件电路设计；第五章介绍了智能车的软件设计；第六章为智能车开发与调试环境。
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第二章 机械结构部分
图2.0 智能车整体图
2.1 整车的安装
在整车的安装过程中，我们发现，我们的小车是四轮驱动的，每一个电机都是由一路独立的PWM来调速的，由于这次的赛道有上坡和一个斜坡，一般扭矩的电机很难满足这个要求，再加上我们的车身比较重，所以一定需要一个大扭矩的电机来实现赛道的要求。我们在整车的安装过程中不是用底板配套的电机，而是另外买的大扭矩电机，通过在底板上另外打孔和用胶枪固定。如图2.1.1所示：
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图2.1.1 小车的装配图
2.2机械手的固定与安装
由于本次比赛是以地震救援为背景，设计一款救援机器人，要求携带机械夹持装置，从基地出发，完成崎岖山道（S路），塌方道路（避障），倾斜路面（斜坡），破损桥梁（独木桥）等常规越野任务，途中利用机械夹持装置，将地面上的轻伤目标放到安全目标平台上，将重伤目标携带，并返回基地放下。所以需要一个机械手来抓取和安放伤员，我们之前想过多种组装机械手的方法，开始准备用五个舵机组成多自由度的机械臂，但是由于车子能承受的重量有限，加上机械臂太高车跑起来会有很大的抖动，所以最后我们选择了如图2.1.2的安装方式来固定机械臂。
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