電磁 飛思卡爾

本文以第八屆全國大學生智能車競賽為背景，介紹了智能賽車設計、制作的技術信息。該比賽采用大賽組委會統(tǒng)一提供的1：10仿真車模，以Freescale 半導體公司生產的32位單片機MPC5604為核心控制器，采用Codewarrior IDE2.9 作為開發(fā)環(huán)境，自主構思控制策略和算法結構，硬件上采用bts7970用兩路PWM 波控制電機正反轉，傳感器采用普通工字電感構成諧振回路，通過感應賽道導線上方的磁場，控制規(guī)定車模在50cm寬的賽道上穩(wěn)定行駛。硬件上通過對汽車動力學理論的學習來優(yōu)化智能車的機械結構，軟件上通過對PID控制，來提高智能車的速度和魯棒性。

關鍵詞：智能車 單片機 電磁導航 PID 控制器

1.1 比賽背景智能車是一種高新技術密集型的新型汽車，它涵蓋的范圍廣泛包括模式識別、傳感器技術、自動化控制實現(xiàn)、電力電子技術、計算機技術等多個領域。在國際上已經形成智能汽車研究、設計、開發(fā)、競賽的熱潮。在我國，教育部為了加強大學生實踐、創(chuàng)新能力和團隊合作精神的培養(yǎng)，委托教育部高等學校自動化專業(yè)教學指導分委員會主辦了每年一度的全國大學生智能汽車競賽。全國大學生智能汽車競賽是在競賽組委會提供的統(tǒng)一汽車模型平臺上，使用飛思卡爾半導體公司的8 位、16 位微控制器作為核心控制模塊，通過設計道路識別傳感器和電機驅動電路、編寫相應軟件及裝配模型車，制作一個能夠自主識別道路的模型汽車，按照規(guī)定路線（路線賽前未知）行進，以完成時間最短者為優(yōu)勝。智能車競賽目前已經發(fā)展有攝像頭與光電組和電磁組三個組別比賽，賽車速度與比賽質量也越來越高，競爭更是日趨激烈。

1.2 總體方案介紹本智能控制系統(tǒng)可以由傳感器、信息處理、控制算法、執(zhí)行機構、速度反饋五個部分組成。其中，以單片機為核心，配有傳感器、測速電路，執(zhí)行機構以及它們的驅動電路構成了控制系統(tǒng)的硬件；信息處理與控制算法由運行在單片機中的控制軟件完成。在檢測方面，系統(tǒng)是以電感傳感器檢測賽道中間的通有 100mA，20KHz 電流的銅線作為識別路徑的手段的，其重點之一就是通過電感傳感器來提高獲取路徑信息的準確度和速度，從而提高智能車的速度及可靠性。在控制方面，系統(tǒng)重點研究大賽指定型號舵機和電機的控制方案及算法。舵機的控制目標：脈寬與轉角呈線性變化，能夠以較快的速度控制舵機，延遲控制在 10ms 內，誤差控制盡可能的小。電機的控制目標：能根據(jù)路況進行快速地加速和減速，使電機盡可能快地接近目標速度，能夠獲得很好的期望速度，以較快的速度跑完整個賽道。

此外，機械結構的調整是保證智能車系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠運行的前提。因此，機械結構的調校是至關重要的，尤其是前輪的調校。機械結構調整的原則是：減少質量，降低重心，加固安裝，使車體的轉向慣量盡量最小。

第二章 機械結構部份的設計及調整智能車的核心是控制策略和算法，但是，機械結構也是限制賽車速度的巨大瓶頸，如果一輛賽車的程序架構很好，但是機械部分做的不好的話，其速度也會被大大的限制。

2.1 整車布局（1）車模底盤降低，主板低放，以降低重心。（2）舵機豎直放置，方便控制。（3）用輕便堅固的碳纖桿作為前端傳感器的支撐材料。（4）電感安裝在最前方，碳纖桿的長度大概是 45cm，為了能夠提前檢測到，以至車體能夠及時反映。（5）電池后移，從而使智能車重心能夠盡量位于車體中間偏后，這樣才能保證智能車在高速行進時的穩(wěn)定性，減少甩尾現(xiàn)象