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光电导引车控制算法研究与设计(4)

时间:2021-04-06 21:55来源:毕业论文
第五章,光电导引两轮自平衡智能车速度控制。本章首先通过分析智能车速度控制和直立控制的关系,给出光电导引两轮自平衡智能车速度控制算法。接着

第五章,光电导引两轮自平衡智能车速度控制。本章首先通过分析智能车速度控制和直立控制的关系,给出光电导引两轮自平衡智能车速度控制算法。接着,结合3.1节的后轮驱动系统建模,对电机闭环控制算法进行设计并matlab仿真。

第六章,光电导引两轮自平衡智能车方向控制。本章首先简介了光电导引赛道路况信息的采集方法,接着给出智能车方向控制算法设计,最后给出了赛道路况识别算法的设计。

第七章,光电导引两轮自平衡智能车系统的模型建立。本章依据前三章对光电导引两轮自平衡智能车系统的直立控制、速度控制和方向控制的知识积累,对光电导引两轮自平衡智能车系统建立数学模型,并对系统进行总体仿真。

第八章,光电导引两轮自平衡智能车系统调试。本章首先介绍系统的分模块测试方法,主要是对卡尔曼滤波器和电机闭环控制的参数调试。然后介绍系统联调的过程。最后提及调试过程中遇到的问题及其解决办法。

2  光电导引两轮自平衡智能车系统总体设计

2.1  光电导引两轮自平衡智能车系统设计要求

本届智能车竞赛中,规定光电组的车模需仿照两轮自平衡车的行进方式保持直立行走,即依靠两个后轮电机驱动实现车体的直立行走。要求使用光电传感器或者指定的线阵CCD传感器进行路径检测,实现自主寻迹并在指定的赛道上高速稳定地运行。

2.2  光电导引两轮自平衡智能车系统组成结构

根据光电导引两轮自平衡智能车系统的设计要求可知,该系统的基本组成模块包括:车体姿态检测模块、路径检测模块(线性CCD)、后轮闭环驱动模块,另外方便调试还需要添加辅助模块:人机交互模块和蓝牙通讯模块。光电导引两轮自平衡智能车系统的总体组成结构如下:文献综述

  光电导引两轮自平衡智能车系统总体组成结构

如图2.1所示,光电导引两轮自平衡智能车主要由如下6个部分组成:

(1)单片机最小系统:该部分的作用是对系统采集的数据进行分析处理,并且对车体的直立、速度、转向作相应的算法控制,给出控制信号,是智能车的控制中心。

(2)车体姿态检测模块:该模块利用加速度计获取车体的倾角,利用陀螺仪获取车体的角速度,通过卡尔曼滤波算法将车体的倾角和角速度进行数据处理,得到较为准确的车体倾角、角速度信息,为车体的直立控制提供依据。

(3)路径检测模块:该模块利用线性CCD获取赛道路况信息,为智能车的方向控制提供依据。

(4)后轮闭环驱动模块:该模块包括了PWM脉冲产生模块、脉冲累加器模块、光电隔离、H桥功率装置、直流电机以及测速编码器,通过PWM脉冲输出来控制电机转速,并通过编码器测速将电机转速反馈给单片机,从而实现智能车速度的闭环控制。

(5)人机交互模块:该模块包括LED灯、八段数码管、4*3键盘和拨码开关,其中LED灯、八段数码管用来实时显示所需要观察的变量,4*3键盘和拨码开关用来离线设定系统参数,方便调试智能车。

(6)蓝牙通讯模块:该模块可以将智能车行驶过程中的数据实时发送至上位机,进而通过上位机观察系统的实时响应曲线,此外这些数据还可以用于算法的优化,例如采集大量车体倾角和角速度的数据,可以更为准确地调试卡尔曼滤波的参数,从而大大提高了智能车的效率。

光电导引两轮自平衡智能车的结构图如图2.2所示:

  光电导引两轮自平衡智能车的整车结构

光电导引车控制算法研究与设计(4):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_72471.html
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