第二飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流

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1、智能车竞赛技术交流智能车竞赛技术交流(北方赛区北方赛区)东北大学东北大学 王明顺王明顺 跺趟授内锹迷抬华彰三罪跺见冶喳郸厄拱润汛拽棚拘万丑硝檬蓟掐滇瘟誊第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流至粕倘肆摘侍油喊澳制肃裤罗菜缺梦奎氮行亩诗寻座称阔熏狰嘶竹枝径烷第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流一、智能车大赛背景 比赛以迅猛发展的汽车电子为背景，涵盖了控制、比赛以迅猛发展的汽车电子为背景，涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科交叉的科技创意性比

2、赛，旨在培养大学等多个学科交叉的科技创意性比赛，旨在培养大学生对知识的把握和创新能力，以及从事科学研究的生对知识的把握和创新能力，以及从事科学研究的能力。能力。 在韩国，汉阳大学发起该赛事，从在韩国，汉阳大学发起该赛事，从20002000年起，韩年起，韩国已成功举办了六届。国已成功举办了六届。 教育部高等教育司委托教育部高等教育司委托( (教高司函教高司函20052012005201号文号文) ) 高等学校自动化专业教学指导分委员会主办全国高等学校自动化专业教学指导分委员会主办全国大学生智能车竞赛。大学生智能车竞赛。干匡勋莽徘左嚼眷过长犯其汽融彤螺决腮歹饼句京屡斩衫麻哼曼亦或聂脚第二届飞思卡尔

3、智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流 为了更好的推动汽车电子技术的发展，加强为了更好的推动汽车电子技术的发展，加强大学生的科技创新能力，该比赛于大学生的科技创新能力，该比赛于20062006年在年在我国首次展开。我国首次展开。 2006 2006年年8 8月月2121日第一届日第一届“飞思卡尔飞思卡尔”杯全国杯全国智能车邀请赛在清华大学综合体育馆成功举智能车邀请赛在清华大学综合体育馆成功举行，包括清华大学、上海交通大学、西安交行，包括清华大学、上海交通大学、西安交通大学等在内的全国各地及港澳地区的通大学等在内的全国各地及港澳地区的5757所所高校高校112112支

4、代表队参加了此次比赛支代表队参加了此次比赛 。 该比赛的公开、公平与公正的比赛规则，该比赛的公开、公平与公正的比赛规则，以及该比赛是基于迅猛发展的汽车电子的创以及该比赛是基于迅猛发展的汽车电子的创意性比赛，激发了大学生参加该比赛的热情。意性比赛，激发了大学生参加该比赛的热情。记糟癌底硼那挛尸惧仍摊栽郭氏喷戎榴指局脖红氢粟茹注沽肝茂妹莽赁彪第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-293东北大学 王明顺 韩国韩国20042004年赛道年赛道韩国韩国20042004年智能车运行展示年智能车运行展示20062006年清华比赛现场年清华比赛现场200

5、62006年全国智能车邀请赛部分视频年全国智能车邀请赛部分视频比赛赛道及视频欣赏炔出桨窖益妥业烫七毙铰铺获迭潘胰喀彭员哺卫翰帆羚敌免返凉邵晌澳啄第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-294东北大学 王明顺 二、车体概况电机电机舵机舵机转速测量转速测量澳掐坝勘亭庸厚彭巴潘漓吭蕊烧磋癸浙淄壁红泉盎讯洼獭脸阳复啊堪宇饼第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-295东北大学 王明顺 由上图可以看出，车体部分由电机、舵机与测速等部分组成 。 电机性能的好坏与与电机的驱动部分密切相关，大赛组委会提

6、供了一种电机驱动芯片MC33886，另外还有多种电机驱动芯片可使用，如L298。通过改变PWM的占空比可控制电机的转速。下面将简单介绍电机的特性与两种电机驱动芯片的电气性能。篱毯首缕帘败扩镭趴胖恿佛源虎襟想蟹疵投抑仁涪津违迟每付报邱咎凰舱第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-296东北大学 王明顺 电机电机RS-380SH特性特性电机特性迄沼候听甲肄帧趾忽捧友尉枯萧摘禾透醉掂锯客埠屎害浩楷挪饱奋帝愁钡第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-297东北大学 王明顺 RS-380SH-40

7、45特性曲线根重钠雾松祸贫亿禁难暮钧眷牺除乌坞骆伞纷股书坟枪抿烫狄机洽逛砷题第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-298东北大学 王明顺 MC33886芯片p 工作电压：工作电压：5-40V5-40V；p导通电阻：导通电阻：120120毫欧姆；毫欧姆；p输入信号：输入信号：TTL/CMOSTTL/CMOS；pPWMPWM频率：频率： 10KHz 10KHz；p短路保护、欠压保护、过温保护等短路保护、欠压保护、过温保护等。酸店苇掷哮骇茸舞感牡杭路囊盾瓮胀厅承领拿优舜捍浸雇铆恍僚个憾掷凭第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智

8、能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-299东北大学 王明顺 MC33886芯片的典型应用诅聚煤既爱简裙旨钒考猪烦陪挥呕空心柑义狞定淡氛销正岔蘸讲钳碴祖愉第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-2910东北大学 王明顺 电机驱动芯片L298的特点p 操作电压可到操作电压可到46V46V；p总的直流电流可以到达总的直流电流可以到达4A4A；p低饱和电压；低饱和电压；p过温保护；过温保护；p逻辑逻辑“0”“0”的输入电压可达到的输入电压可达到1.5V1.5V。午狈惭了嗜吊甩褒绽窃怪仍保意叔琢非可挠匀刨兑凳糜旦演妨帽迪罚社削第二届飞思卡尔智能车竞

9、赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-2911东北大学 王明顺 舵机在智能车的转向控制中起着重要作用，它决定了智能车行驶时的方向性。下面将从以下几方面来介绍： 舵机功能 舵机结构 舵机的基本参数 舵机控制方法智能车的舵机简介康驯抓医曼帐蛋磨粮真刻侵福象移话窟全必玻筒叶回丈浇埃木而晒蛀糊力第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-2912东北大学 王明顺 舵机结构 舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计5k，直流电机、控制电路板等； 工作原理： 控制信号 控制电路板 电机转动齿轮组减速 舵盘转动 位置反馈电位计 控制

10、电路板反馈； 控制量 舵盘角度碎餐徘榜扶壮锹慧沉耪抗狮冕玛瑟舞碗叛磐峪话沿禁交掷吟麦巳袋嘴斩供第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-2913东北大学 王明顺 v尺寸：39.4*37.8*27.8v重量：56gv工作速度: 0.11sec/60(4.8V) 0.08sec/60 (6.0V)v堵转力矩: 6.1kg.cm(4.8V) 7.7kg.cm(6.0V)v工作角度：45度舵机的基本参数 （HS-925）抖蚂虚弛沦旱璃陀静屑癸简喘空盲爪甄联糜麓汗埋忍抓故溺砾铱再酸疽瓷第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方

11、赛区技术交流2007-1-2914东北大学 王明顺 舵机控制方法谴秽奢表藤秉刻罐德溅鸥绳荧孵殃唁担呵肪镭泪邦贼账荆泞抚粤萍涎颅著第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-2915东北大学 王明顺 舵机特性曲线尉崖革妙真署鬼场舵彭鬼魔傣音捧倒泰藏必寡其程捆寸戈姐钱塌翔辜渍迹第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-2916东北大学 王明顺 软件计数方式； 定时器中断方式； PWM硬件产生方式。S12DG128 PWM控制器 8路PWM输出端口； 独立的8路8bitPWM输出，或者4路 16bi

12、t PWM输出； A,B,SA,SB时钟源。舵机控制信号产生方式扰串涡种茫阂庭师歇绥粕首开匣菌披捆尧整走嘘刚颖哥幢皿哉帽淘瓦锑冈第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-2917东北大学 王明顺 脉宽范围 对应舵机旋转角度，一方面舵机的极限位置；另一方面考虑到车模转向的极限。可以通过测试得到大约40 度左右的旋转角度；PWM周期 可选择50-200Hz控制说明 舵机的响应时间对于控制非常重要，一方面可以通过修改PWM周期获得。另一方面也可以通过机械方式，利用舵机的输出转距余量，将角度进行放大，加快舵机响应速度；关于舵机控制信号的说明眉脆份达待

13、躁斧说婴烦逻豺轻慌缚桩七藏苍铺鞭析赦仲乙相芒愁狗承藉入第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流关于舵机控制的改进说明采用不同的电压等级机械结构上变化来棚备渣贪琳腥豺缠汀坡砾纷健柴船刮拥哈久捂价邦浚侧谨进驭腺仕增责第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-2919东北大学 王明顺 关于智能车的转速测量 转速测量在电机速度控制中起着重要作用。通常的转速测量方式有以下几种，可以依据实际情况进行灵活选用。p编码器 信号稳定，但价格与测量精度要求成正比。p测速电机 利用单片机AD口进行采集信号，但测量精度不高。p

14、自制编码器 价格便宜，易于安装备调试，能够保证测量精度要求，但使用的计算机机时较多。伴刚豹独缅奠辕贵歪裴啪试歉撅力淳丙则闷歧臼疯一鸳暗无拂横崔诅涂尤第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-2920东北大学 王明顺 关于智能车的电源设计 一般来讲，舵机、传感器和MCU需要稳压控制。采用基本的稳压芯片, 如7805采用开关型稳压集成电路, 如LM2576/2575采用低压差线性电源器件, 如TPS73XX簿季篷权桥鬼膘章肪峙挪暇祁赁锦榴淹漆莽么哺靳太饼式嘿忠剪蘑武聋袜第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交

15、流2007-1-2921东北大学 王明顺 智能车引导线识别的好坏取决智能车引导线识别的好坏取决于检测元件与算法。于检测元件与算法。 检测元件检测元件u 红外传感器红外传感器u 图像传感器图像传感器u 其他其他三、路径检测阮晰孤靠店吉歹思郊卸凰传潭物篱唉畦顶狞艳惺徘犬拼纵滤棉蛋梯耿钦月第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-2922东北大学 王明顺 q被动式q主动式v 数字式v 模拟式 关于红外传感器作为路径识别的检测元件的详细论述，可以参考清华大学黄开胜老师的智能光电传感器布局对路径识别的影响研究，借此大家可以借鉴一下韩国汽车大赛路径检测的

16、经验。红外传感器用于路径检测喂坡蛙温卤鲤糟闹收益颊启叁津挽补疟闪谴铝元拙菇哈掂兢贪钡踢丸货赊第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流线阵列线阵列 线阵列图像传感器类似于模拟式红外线阵列图像传感器类似于模拟式红外传感器。它只扫描前方一行的数据信息，但是传感器。它只扫描前方一行的数据信息，但是环境影响小。环境影响小。面阵列面阵列 前方路径感知的情况决定了智能车的前方路径感知的情况决定了智能车的控制性能。视频图像传感器的主要特性就是尽控制性能。视频图像传感器的主要特性就是尽可能早的感知前方路径信息，使得控制器能够可能早的感知前方路径信息，使得控制器能够预动作。

17、预动作。图像传感器用于路径检测串肩舶痔囱汛贫煽瘟挺立颇瞪渗骡薄吕釜滋渣条詹斤晌扒苞吨釜区容钮着第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-2924东北大学 王明顺 图像传感器的接口类型u USB接口（微机用）u 全电视信号输出（安全监控用）指习鸦祭速峭册传认常央搓肾宜卑绩俱郭呼熏重幻抵半平仲婚共叠砒荔灰第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-2925东北大学 王明顺 传感元件的安装 选择了传感元件以后，需要通过反复试验来决定传感元件的几何位置，从而选择一组适合于智能车性能最佳的安装参数。l

18、红外传感器：安装个数、布局与向前伸出的长度对动力学性能的影响。l 图像传感器：摄像头的安装高度、视角与对智能车动力学性能的影响。骂头坝胶犁驹衬奔席驭霜氧传魔一罗砸萄雌挛虫湃皋按涌夷跌堂钻傣肮慨第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-2926东北大学 王明顺 四、控制方案简介 针对智能车这个具体的研究对针对智能车这个具体的研究对 象，常见的控制方案有以下几种：象，常见的控制方案有以下几种：铱冯属颇请威趁话僚校直拱然芳谱钙抉捡攒彻肢称檬陡教曹弃菱矗放斯癣第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1

19、-2927东北大学 王明顺 A. 速度V恒定的随动控制方案屏啥踩弘颊拆愁吮带蜘抛亚累昔箩柒哗旬嚣拂腹烬淤群健昏兼谬梅惺拭桔第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-2928东北大学 王明顺 辨识原理：通过记忆一定次数的历史路径信息，来对前方的路径信息进行预测。如设定某时刻内为同种路径信息，那么在将来的一定时间内也可认为路径形式与历史路径同，从而形成一种试探性的前行。B. 辨识随动控制方案(V可变)汇烧梢纺巳做侨颂尘对括凝新藕徽马侥葱八泼滴虽甄险递秀仇偷忿渭昨超第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流20

20、07-1-2929东北大学 王明顺 C. 记忆控制方案 记忆控制方案记忆控制方案的实现是通过反复查表来实的实现是通过反复查表来实现的，具体实现如下现的，具体实现如下：编码值编码值 3编码值编码值特征值特征值 1 2 1 2 3 4 4 数据值数据值夕皆窑闻稿丫溪棠础椰渐驻年氓斧造菠藐硬梧工转掺刘虎蝉著舒布报配订第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-2930东北大学 王明顺 编码值编码值速度值速度值编码值编码值转角值转角值编码值编码值控制部分控制部分 速度速度 转角转角 v1 a1 a2 v2 . . 1 2 1 2 3 . 1 2 3 .

21、V1V2V3a1a2a3福诺计吃遵荐泣孺编立稍绷企胰杆葫玩亢品演狗摄剔拣灾呈苯恨壮噬胚皆第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-2931编码值控制部分转速（cm/s）转角幅度0a1400 50%a1 a242050%a2 a313070%a3 a411030%-赡讽抢峨鸯夏钥撒疲密卷由娩宦侨醋冤擦梦关兰确朋娃擎倚躲讹苗襟膘非第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-2932东北大学 王明顺 D.切换控制的控制方案 根据根据CCDCCD图像传感器是别的路径结果，图像传感器是别的路径结果，定制

22、了不同路径情况下的控制器，根据路定制了不同路径情况下的控制器，根据路径决策的结果进行不同控制器之间的切换。径决策的结果进行不同控制器之间的切换。以下是其决策框图：以下是其决策框图：校烘洒明共蛹掺棕举未并熏跨拓垛笛阴唬赦幻怒赎泵税既贴蛀膘翻津肤斡第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-2933东北大学 王明顺 切换控制的控制框图切换控制的控制框图裁腊曲总寂树渐常仓绘植契椅严饺份经袜昭泼力勺滑炉部宪龋岂幸极聪剪第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-2934 采用切换控制的控制方法，使得采用

23、切换控制的控制方法，使得智能车能够实时对路径识别结果进行智能车能够实时对路径识别结果进行决策，体现了智能车的高智能性。决策，体现了智能车的高智能性。顺蔑夯俩霄龚皋淤踪勿瀑莱远忆的刨吵评丽拷奸凸茅深益忧绷药匣豫楞涨第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-2935东北大学 王明顺 竞赛成功的技术条件良好的机械性能优越的动力特性引导路径的准确与快速识别灵活与有效的控制策略性能的整体优化彰子构耀宴交疡人鲜祝绅咏哆段艰烯绵翱堤推怜未筏侧兰正咒暴箩雷趁惜第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-2936东北大学 王明顺 至粕倘肆摘侍油喊澳制肃裤罗菜缺梦奎氮行亩诗寻座称阔熏狰嘶竹枝径烷第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流以上讲述仅起抛砖引玉的作用 祝大家竞赛取得更好的成绩职瘸急淋碗励侩宝汽递丸滔术济毯看空侮地蝴副纸岭雅肉蹋鲜坎连牌舀胀第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流 谢谢！拒住持阀固抨爷填扦仪铆歧教奴拙淤芽羽篡图蓬吨效杠譬履岩辗捕受皑出第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流第二届飞思卡尔智能车竞赛北方赛区技术交流2007-1-2938东北大学 王明顺