第七届“飞思卡尔”杯全国大学生 智能汽车竞赛

技 术 报 告

学 校： 河海大学常州校区

队伍名称： 海星队

参赛队员： 刘 俊

沈 赋

宋佳佳

指导教师： 张金波

关于技术报告和研究论文使用授权的说明

参赛队员签名：

带队教师签名：

日 期：

摘要

基于大功率红外传感器的智能车寻迹竞速系统从确定总体设计思路展开，在硬件上，本系统以Freescale公司生产的16位单片机MC9S12XS128为控制处理器，采用红外激光传感器对赛道信息进行实时采集，既保证了很好的前瞻性，也确保了起跑线检测的精准性，通过光电编码器获取小车当前速度，利用PWM控制信号实现对电机和舵机的运行管理。

在软件上,利用了弯道预判和路径规划的策略对智能车的运行状态进行控制，以保证系统的快速运行；利用激光的精确识别技术以保证智能车系统的稳定运行；利用随动检测技术保证智能车系统的安全运行。同时，应用PID算法对速度控制进行优化；用模糊控制对角度控制进行优化。

最后还介绍了机械结构的调整和开发调试的相关过程，并对系统设计中遇到的问题，进行了分析和讨论。

关键词：红外传感器、光电编码器、PID算法、模糊控制

目录

摘要 ......................................................................................................................III

第一章 引 言 ...........................................................................................1

1.1大赛背景 .................................................................................................1

1.2本文结构 .................................................................................................2

第二章 总体设计与分析 .............................................................................3

2.1特点分析 .................................................................................................3

2.2识别方案的确定 .....................................................................................3

2.3系统设计结构图 .....................................................................................4

3.1整体设计概述 .........................................................................................5

3.2路径识别模块 .........................................................................................5

3.2.1传感器电路 ........................................................................................6

3.2.2传感器分布设计 ................................................................................6

3.2.3传感器的安装 ....................................................................................8

3.3电源管理模块 .........................................................................................8

3.4电机驱动模块 .......................................................................................10

3.5光电编码器模块 ...................................................................................11

3.6键盘输入模块 .......................................................................................12

3.7主控制模块 ...........................................................................................12

第四章 系统软件的设计及实现 ...............................................................12

4.1设计规划 ...............................................................................................13

4.1.1功能模块化 ......................................................................................13

4.1.2流程层次化 ......................................................................................13

4.2路径识别 ...............................................................................................14

4.2.1弯道策略分析 ..................................................................................14

4.2.2舵机转角控制方案 ..........................................................................15

4.2.3电机驱动控制方案 ..........................................................................15

4.2.4激光扫描方案 ..................................................................................16

4.2.5路况检测方案 ..................................................................................16

4.2.6上下坡识别 ......................................................................................17

4.3算法实现 ...............................................................................................18

4.3.1 PID控制 ............................................................................................18

4.3.2模糊控制 ..........................................................................................19

4.3.3算法小结 ..........................................................................................20

第五章 赛车机械结构调整 .......................................................................21

5.1底盘离地间隙 .......................................................................................21

5.2后轮距 ...................................................................................................21

5.3后轮差速 ...............................................................................................21

5.4齿轮传动 ...............................................................................................22

5.5舵机安装 ...............................................................................................22

第六章 开发与调试 ...................................................................................24

6.1开发仪器 ...............................................................................................24

6.2数据发送与接收 ...................................................................................25

6.3智能车系统调试 ...................................................................................26

第七章 问题分析与总结 .........................................................................28

7.1设计中存在的问题 ...............................................................................28

7.2总结与展望 ...........................................................................................29

参考文献 .............................................................................................................30

附录1： 模型车的主要技术参数 ....................................................................31

附录2： 小车程序 ............................................................................................32