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1、I第八届“飞思卡尔”杯全国大学生 智能汽车竞赛 技 术 报 告 摘 要 本文介绍了浙江师范大学逆光飞行队队员们在准备第八届飞思卡尔智能车大赛过程中的工作成果。智能车的硬件平台采用带 K60 处理器的开发环境，软件平台为 IAR6.3 开发环境，车模采用大赛组委会统一提供的仿真车模。 文中介绍了智能小车控制系统的软硬件结构和开发流程。本智能车采用四个电感线圈来检测磁场的寻迹方案，配合舵机，编码器、电机、电池等组成的驱 动电路，进行信息处理，路径识别，控制模型车高速稳定地在跑道上行驶的目的。整个系统涉及车模机械结构调整、传感器电路设计及信号处理、控制算法和策 略优化等多个方面。 为了提高智能赛车的
2、行驶速度和可靠性，试验了多套方案，并进行软硬件 升级，通过大量的数据和实验现象分析，最终确定了现有的系统机械结构和各项 软II件控制参数。 关键字：K60 、磁场检测 、倾角检测 、 PID 控制算法 、 智能车 目 录 第一章 引言. .1 1.1 赛事概况. 1 1.2 方案简介.1 1.3 方案内容安排.2 第二章 技术方案概述.2 第三章 车体机械结构调整.3 3.1 传感器放置.3III3.2 舵机放置. 3 3.3 车轮调整.4 3.4 车体重心调节.53.4 后置悬挂.6第四章 硬件电路设计方案. 6 4.1 电源管理模块. 6 4.1.1 MCU、液晶供电电路.7 4.1.2
3、电磁传感器、编码器供电电路.7 4.2 电机驱动模块.7 4.3 K60 最小系统模块.7 4.4 磁场检测模块.7 4.5 速度检测模块.8 4.6 液晶键盘模块.8 4.7 电池电压检测模块.9 第五章 软件设计方案.9 5.1 循迹算法设计.9 5.2 PID 控制算法.9 5.3 PID 参数整定.10 5.4 PWM 子程序设计.11 5.5 小车控制策略.12 5.6 软件开发环境.12 第六章 模型车参数.13 第七章 结论.14 7.1 系统的特色.147.2 系统的不足.14 参考文献. 15 致 谢.16IV1第一章 引言 1.1 赛事概况 受教育部高等教育司委托，高等学校
4、自动化专业教学指导分委员负责主办 全国大学生智能车竞赛。为加强大学生的创新意识、实践能力、合作精神、的 培养，举办了第八届“飞思卡尔”杯大学生智能车邀请赛。该项比赛已列入教育部主办的全国五大竞赛之一。 2013 年 7-8 月，举行第七届全国大学生智能汽车竞赛。本届比赛首先是在全 国八个赛区进行预选赛，之后经各赛区选拔出的 165 只优秀赛车队伍将在哈尔滨工业大学进行总决赛。在比赛中，参赛选手须使用大赛组委会统一提供的竞赛车 模，自主构思控传感器信号采集处理、控制算法及执行、动力电机驱动、转向控制等，完成智能车工程制作及调试，于指定日期与地点参加场地比赛。参赛队伍之名次（成绩）由赛车现场成功完
5、成赛道比赛时间为主，技术方案及制作工程质量评分为辅来决定，车模改装完毕后，车模尺寸宽度不超过 250mm，长度没有限制，比赛过程中长度不得发生改变。跑道表面为白色。根据比赛技术要求，电磁组竞赛，需要选手设计的智能车能够检测到道路中心线下电线中 20KHz 交表电流产生的磁场来导引小车沿着道路两轮着地行驶。在平时调试和比赛过程中需要能够满足比赛技术要求的 20KHz，100mA（20mA）的交流电源驱动中心2线下埋有线圈的赛道上行驶。 1.2 方案简介 在方案设计的过程中，我们参阅了很多兄弟院校的往届大赛技术报告，如清华大学、北京科技大学，杭州电子科技大学等。在国内，他们对智能车研究起步得比较早
6、，例如清华大学首创记忆算法。在信号采集方面，我们采用主流的10mH电感作为磁场信号检测传感器，为了使采集的信号干净，使用了硬件滤波，软件滤波，归一化等方法。控制器采用飞思卡尔 K60 作为主控制器。在方向控制方面，采用官方提供的 S3010 舵机，使用数字位置式 PD 控制算法。在速度控制方面，电机采用车模原配的电机，使用数字增量式 PID 控制算法，测速方面采用欧姆龙两百线编码器，形成速度的闭环控制。方案优势将在后文中阐释。1.3 方案内容安排 本技术报告的正文分为四个部分。第一部分是对整个系统实现方法的一个 概要说明，对整个技术方案的概述；第二部分是对系统机械结构的说明，主要介绍机械结构改装等；第三部分是对硬
