・１０８・　科技论坛　基于“飞思卡尔”单片机ＭＫ６０ＤＮ５１２ＺＶＬＱ１０的智能车设计　张瑾孟利利梁剑飞　（扬州大学广陵学院。江苏扬州２２５００９）　摘要：本文设计的智能车以ＭＫ６０ＤＮ５１２ＺＶＬＱ１０为核心控制单元，采用“飞思卡尔”提供的Ｂ车模。硬件电路主要包括电源模块和　电机驱动模块；软件核心部分是采用ＰＩＤ控制算法对舵机转向和电机速度进行反馈控制。实验结果表明ＰＩＤ控制算法结构简单，工作稳　定性好，易于调试，优化了智能车的性能，使其更加平稳快速。　关键词：智能车；ＭＫ６０ＤＮ５１２ＺＶＬＱ１０；ＰＩＤ控制算法　１概述　随着信息技术在汽车中不断发展与应用，汽车智能化已成必然　趋势。不过我国的智能车技术仍不够成熟，目前研究主要集中在高　校，为加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，该竞赛以智能　汽车为研究对象的创意性科技竞赛，要求在标准技术平台下完成软　硬件系统的设计【】　。本文介绍智能车系统的总体结构和硬件电路设　计，详细介绍ＰＩＤ控制算法在舵机转向和电机速度的应用。　２系统总体结构　本文所设计的智能汽车系统包括三个组成部分：检测系统，控　制决策系统和动力系统。其中检测系统采用０Ｖ７７２５和光电编码　器，分别用于检测赛道信息和反馈智能车速度，并传至单片机。控制　决策系统采用ＭＫ６０作为主控芯片，动力系统同于控制舵机的转角　和直流电机的转速，其系统设计框图如图１所示。　图１系统总体结构图　３硬件电路设计　硬件电路主要包括最小系统板，核心板和驱动板。　３．１电源模块　供电分为四个部分：电机驱动、核心板、舵机与摄像头。电机驱　动电压直接由电池压提供，选择ＬＭ２９４０提供５Ｖ稳压，线路简单，　稳定性好。选择ＬＭ２９４１芯片作为６Ｖ稳压芯片给舵机供电。　ＡＭＳ１１１７的线性度好，效率高，作为３．３Ｖ稳压芯片，给摄像头和液　晶供电。　３．２电机驱动模块　驱动电路的主要指标是能通过大电流，因此选用极低导通阻抗　和转换速率快的ＩＲＦ３２０５为智能车驱动电机提供控制和驱动。另　外，设计栅极驱动电路可以提高ＰＷＭ控制方式的调制频率，减少电　枢电流脉动，提高电路工作的可靠性。　４系统软件设计　软件包括图像采集、图像处理、舵机控制、电机速度控制以及速　度反馈处理。　４．１控制算法设计　ＰＩＤ控制器将偏差的比例（Ｐ）、积分（Ｉ）和微分（Ｄ）通过线性组合构　成控制量，对被控对象进行控制。在计算控制系统中，采用数字ＰＩＤ　控制器，规律为：ｅ（ｋ）＝ｒ（ｋ）一ｃ（ｋ）　（１）　—ｋ＿　Ｔ　ｕ（　）＝ｋｅ｛Ｐ（足）＋’＿∑ｅ（ｊ）＋詈　（　）一　（　一１）】）　（２）　』』ｊ＝ｏ　Ｊ　其中，ｒ（１（）为第ｋ次给定ｋ　的比例系数；Ｔ。为积分时间常数；ＴＤ　为微分时间常数；Ｔ为采样周期值；ｃ（ｋ）为第ｋ次实际输出值；ｕ（ｋ）为　第ｋ次输出控制量；ｅ（ｋ）第ｋ次偏差。　４．２舵机控制算法设计　舵机采用位置式ＰＩＤ算法（式２），因不需考虑智能车已行驶路　线与赛道复杂等情况，所以舵机控制采用分段ＰＤ控制，即根据赛道　类型调整参数Ｐ和Ｄ。比例系数Ｐ主要控制舵机转向，微分次数Ｄ　保证小车正常行驶时快速矫正。　４．３速度控制算法设计　经过多次测试，采用增量式ＰＩＤ控制，基本策略是直道加速，弯　道减速。智能车响应较快，调速准确且平稳。增量式ＰＩＤ控制算法　为：　Ａｕ（ｋ）＝ｋｐ（　（　）一ｅ（ｋ—１））＋ｋｉｅ（ｋ）＋ｋｄ　（女）一２ｅ（ｋ—１）＋ｅ（ｋ一２））（３）　５结论　本文设计的智能车系统采用ＰＩＤ控制算法对舵机转向和电机　速度进行反馈控制，实验结果表明ＰＩＤ控制算法工作稳定性好，易　于调试，可实现智能车在跑道上平稳快速行驶的目标。　参考文献　【１］第十一届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛竞速比赛规则　与赛场纪律．　［２】卓晴，黄开胜，邵贝贝．学做智能车：挑战“飞思卡尔”杯【Ｍ】．北京：北　京航空航天大学出版社，２００７年．　［３１ＬＭ２９４０　ｄａｔａｓｈｅｅｔ　『４１吴卫国，蒋平’，陈辉堂，等．移动小车轨迹跟踪的力矩控制【Ｊ１．控制与　决策，１９９９，１４（２）：１７７—１８０．　

基金来源：江苏省大学生创新创业训练计划项目，项目编号：２０１５１３９８７００９Ｙ。　作者简介：￣（１９９４一），女，江苏泰州人，本科在读，专业：电子信息工程。