寻迹智能车的设计与实现

1、 万方数据 万方数据。硬件纵幞Hawa伦que弯道时容易冲出。间理,如果驱动力小于阻力,小车就会其中,知。为微分系数,为比例系数,后;为积分系数,r 不断的减速。所以必须让小车根据道路的情况来维持相为采样周期。对应的速度3-5】。2.3软件设计2.2算法选择基于以上分析,软件流程如图2所示。在设计时.采根据目前小车的硬件选择,可以确定系统的稳定需用模块化编程,主要包括锁相环初始化模块、定时器初要闭环控制来实现,控制算法的选择要根据系统的对象始化模块、脉宽调制初始化模块、模拟/数字初始化模模型确定。系统要控制的是速度和转向角度,此系统的块、看门狗初始化模块、速度调节模块、中断模块、停止速度变化十

2、分快。根据如此情况.可以有以下几种算法模块和控制方案的选择模块。选择:智能车的制作采用一体化处理,将各个模块集中在算法一:PD调节算法。由于系统有较强的滞后性,一块板上,硬件电路简单,性能较好,其整车的设计效通过比例微分调节来实现系统稳定。但是没有积分环果如图3所示。小车转向准确、稳定,能够安全通过各节,加上系统硬件选型上选用的直流电机本身是开环控种弯道和十字交叉路口,平均速度可以达到2m/s左制,可能会由于直流电机的误差而无法实现系统稳定。右。实现了开机2s后自行启动、自动寻迹运行和自动算法二:PID调节算法。在算法中适当地加入积分停止在起跑线l m之内。环节以消除余差。但参数不当也可能会使

3、系统的调节时问变长,超调鼍加大,系统调节更慢。如果系统是通过频率来调节车速的模型,根据需要可以用速度式的PID算法来实现:如果系统是通过调节输出脉冲的个数来调节车的位移.则采用增量式PID运算更合适。速度式PID算法:t,(K7=(笺+争础ier一(兰冬+乌e(后一1丁+k.dFe(七一2r7了17增量式PID算法:Au(Kr=(等+七,+kD e(¨弘争+kpeo-1T+争旧r甲瓦赢L一区霉卒匠巫回图2软件流程图3整车设计效果图参考文献【l】邵贝贝.单片机嵌入式应用的在线开发方法【M】.j匕京:清华大学出版社.2004.12】陈杰,黄鸿.传感器与检测技术【M】一匕京:高等教育出版社

4、, 2002.【3】迈克普瑞德科.机器人控制与程序设计【M】.北京:科学出版社.2004.【4】陶永华.新型PID控制及其应用M】.北京:机械工业出版社, 1998.【51李世华,田玉平.移动小车的轨迹跟踪控制MI.控制与决策出版社.2000.(收稿日期:2009一0826作者简介:王志刚,男,1987年生,学士,主要研究方向:机器人控制;刘娜。女,1955年生,教授。主要研究方向:智能检测与信号处理、计算机控制、设备状态检测与故障诊断。 微型机与应用2010年第2期万方数据 寻迹智能车的设计与实现作者:王志刚, 刘娜, WANG Zhi Gang, LIU Na作者单位:北京石油化工学院,北

5、京,102617刊名: 微型机与应用英文刊名:MICROCOMPUTER & ITS APPLICATIONS年,卷(期:2010,29(2被引用次数:0次参考文献(5条1.邵贝贝单片机嵌入式应用的在线开发方法 20042.陈杰.黄鸿传感器与检测技术 20023.迈克·普瑞德科机器人控制与程序设计 20044.陶永华新型:PID控制及其应用 19985.李世华.田玉平移动小车的轨迹跟踪控制 2000相似文献(10条1.期刊论文蔡公华.洪乃刚.Cai Gonghua.Hong Naigang一种智能车寻迹算法的研究-电子科技2009,22(6智能车自动寻迹技术,是体现其智能水平

6、的一个重要标志.在利用光电传感器寻迹技术中,光电传感器的排布及其算法尤为重要.文中设计了一种传感器阵列"伞"型布局方式,并提出了相应的PID控制算法.试验证明,用此算法即使在路面导引线复杂的情况下,也能很好的保证智能车沿正确的方向前进,同时保证了运行时的平稳性.2.期刊论文郑建立.黄丽佳.葛鹏飞.柳翔飞.ZHENG Jian-li.HUANG Li-jia.GE Peng-fei.LIU Xiang-fei基于CCD的智能车寻迹方法-东华大学学报(自然科学版2008,34(6介绍自主式寻迹智能车的设计,探讨采用电荷耦合器件(CCD作为路径采集模块实现自主寻迹的软硬件设计方法

7、.系统以Texas Instrument公司的TMS320LF2407A为主控制器,实现了对CCD输出的黑白视频信号的实时采集处理,通过边沿提取算法获得路径信息,时舵机和驱动电机采用P控制算法,使得智能车行驶快速流畅.研究表明此设计方案可在黑白(或色差较大赛道上获得良好的自主寻迹效果.3.期刊论文葛鹏飞.郑建立.柳翔飞.Ge Pengfei.Zheng Jianli.Liu Xiangfei基于光电传感器的智能车寻迹方法研究-国外电子测量技术2007,26(8本文介绍了自主式寻迹智能车的设计,研究了采用红外反射式光电传感器作为路径采集模块实现自动寻迹的软硬件设计方法.系统以FUJITSU公司的

8、MB89F202为主控制器,利用光电传感器阵列采集离散的路径信息,对舵机和驱动电机分别采用了PID控制算法和间接的PID控制算法,从而避免了智能车转向及车速调节的阶跃式变化,消除了超调及振荡现象,达到了近似连续的控制效果.研究表明,此设计方案可在黑白(或色差较大赛道上获得良好的自主寻迹效果.4.期刊论文雷钧.李峰波基于摄像头的自动寻迹智能车控制系统设计-苏州大学学报(工科版2010,30(2介绍了基于MC9S12DG128单片机控制的智能车系统,该系统以摄像头传感器作为路径识别装置,通过图像识别提取路径信息.文章对智能车寻线控制系统的软、硬件设计思路和控制算法等进行了论述.测试结果表明智能车能

9、准确稳定地跟踪引导线.5.期刊论文刘鸣.张翰林.隆昌宇.LIU Ming.ZHANG Han-lin.LONG Chang-yu基于CMOS传感器的智能车赛道自动寻迹系统-光机电信息2010,27(10在自动寻迹智能车导向方面,CMOS机器视觉技术由于能提供丰富的信息、价格相对低廉、与单片机方便地进行数据传送等特点,成为当前有着广泛应用的自动寻迹技术之一.本文分析了智能车的几个关键技术,给出了一种采用CMOS摄像头检测方式的智能车的电路设计和软件流程.6.期刊论文王谛.高久淳.姚培寻迹智能车系统中光电传感器的应用-科技与生活2010(11在寻迹智能车系统中,光电传感器的选用十分重要,特别是要求

10、能够在高速运行条件下达到稳定状态的系统中,其重要性更为突出.经过反复实验验证,在系统达到稳定的前提下,一般的光敏三极管,如国产3DU系列,对路面反射光信号的检测距离在15cm左右.激光传感器对路面反射光信号的检测距离可以达到90cm.7.期刊论文雷钧.Lei Jun光电自动寻迹智能车控制系统的开发-苏州大学学报(工科版2009,29(6介绍了以Freescale 16位单片机MC9S12DG128作为系统控制处理器的智能车控制系统,该系统采用基于反射式光电传感器路径检测模块,获得赛道信息,求出小车与黑线间的位置偏差,采用PD控制策略对舵机转向进行控制.并通过速度传感器实时获取小车速度,运用PI

11、D 控制策略形成速度闭环控制.8.期刊论文尹洁.徐耀良.盛海明.查章其基于飞思卡尔的自主寻迹智能车的设计-机电一体化2008,14(12以"飞思卡尔"智能车为背景,介绍了作者所在车队的小车设计思想,从电路模块、机械模块、软件模块3个方面阐述了设计关键点.该小车在全国大赛中获得过一等奖的好成绩,其设计对智能车设计有借鉴意义.9.期刊论文王超艺.王宜怀.WANG Chaoyi.WANG Yihuai基于红外传感器的自寻迹小车控制系统的设计-电子工程师2008,34(11介绍了基于红外传感器的自寻迹小车的设计和实现.自寻迹指小车可自主沿黑色引导线前进,并实现对舵机和电机的自动控制.由于不同的颜色具有不同反射强度,通过合理安排红外传感器的数量和空间位置,智能车可以感知道路状况的变化.系统控制核心采用HCS12DG128单片机,使用驱动芯片MC33886驱动直流电机.该技术可以应用于无人驾驶机动车,无人工厂、仓库、服务机器人等领域.10.期刊论文柴旺兴.赵文兵.Chai Wangxing.Zhao Wenbin基于红外传感器的智能车自动控制器设计-