文档介绍：初步方案
第二章节是技术方案概要说明,主要内容是对整个技术方案的概述。
第三章节是机械系统设计说明,主要对小车的机械结构以及运动性能进行了分
析,得出了一些小车在设计安装过程中应该要注意的问题。包括智能车前轮定
位的调整、转向机构调整优化、后轮减速齿轮机构调整、其他机构的调整等。
第四章节是对硬件电路设计的说明,主要介绍系统传感器的设计及其他硬件电第一章引言
路的设计原理、创新点和实现过程等。
第五章节是对系统软件设计部分的说明,主要内容是智能模型车设计中主要用
到的控制理论、算法说明及代码设计介绍等。
第二章技术方案概要说明
智能车系统分析
在满足大赛要求的前提下,设计的智能小车应具有良好的自主道路识别能力
和稳定性,并能以较快的速度行驶。因此,智能小车系统的设计主要包括以下两部
分:
1、完成智能小车控制器的硬件电路设计,根据大赛要求,调整和改进智能
车模的机械结构,最大限度的发挥小车的性能。
2、结合软件算法,使小车转向准确、稳定,能够安全通过各种弯道和十字
交叉路口。
在保证智能车可靠运行的前提下,电路设计尽量简洁紧凑,以减轻系统负载,
提高智能车的灵活性,同时应充分发挥创新原则,以简洁但功能完美为出发点,并
以稳定性为首要前提,实现智能车快速运行。
作为能够自动识别道路运行的智能汽车,信息处理与控制算法至关重要,主
要由运行在单片机中的控制软件完成。因此,控制软件的设计是智能车的核心环节。
智能车系统硬件结构设计
经过分析整个智能车系统,可知系统完成的功能如图 。第二章技术方案概要说明
其中 MC9S12XS128是系统的控制核心。它负责接收赛道信息、小车速度等反
馈信息,并对这些信息进行处理, 得到合适的控制量来对舵机与驱动电机进行控制。
舵机模块和电机驱动分别用于实现小车转向和驱动。
电源管理模块主要为单片机及路径识别电路、转向舵机、后轮驱动电路三大
部分提供稳定的直流电源。
路径识别模块由传感器、外围电路和 S12 的 AD 模块组成,其功能是获取前
方赛道的信息,以供 S12作进一步分析处理。
速度检测模块由传感器、外围电路和S12 的脉冲计数模块组成,通过检测赛
车的实时车速为赛车的车速控制提供控制量。
智能车系统软件结构设计
如果说系统硬件对于智能车来说是它的骨架和躯体,那么软件算法就是它的
灵魂。软件算法的优劣直接体现了智能车辆“智商”的高低。所以软件系统对于
智能车来说至关重要。首先,赛车系统通过路径识别模块获取引导导线的位置信息,
同时通过速度检测模块实时获取赛车的速度。利用赛车与黑线位置的偏差和检测到
的实时车速,结合模糊控制 PID策略对赛车的舵机角度和行进速度进行恰当的控制
调整,使赛车在符合比赛规则情况下沿赛道快速前进。赛车系统的软件流程如图所
示。第五届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告
第三章机械系统设计说明
智能小车的机械性能对于其行驶表现具有非常重要的影响,任何控制算法和
软件程序都需要通过智能小车的机械结构来执行和实现。为使模型车在比赛中发挥
出最佳性能,使其直线行驶稳定,入弯转向灵活,结合汽车理论相关知识对智能小
车的运动特性进行分析,并据此对智能小车的底盘结构进行相应的调整和参数优化。
智能车的整体结构
此次比赛选用的赛车车模采用 1/10 的仿真车模。赛车机械结构只使用竞赛
提供车模的底盘部分及转向和驱动部分。控制采用前轮转向,后轮驱动方案。
具体车模数据如下:
表 3-1 车模基本尺寸参数
轴距 200mm
前轮距 125mm
后轮距 140mm
车轮直径 53mm
车长 400mm
车宽 250mm
传动比 18/76 第五届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告
。
模型车的底盘结构
智能车运动学状态方程
在只考虑车辆的平面运动情况下,当转向时,车辆只做平面运动及平面
旋转运动,、。
小车转向示意图第三章机械系统设计说明
转向平面图
由角速度的定义可知
公式
可以将车辆的角速度w
w
表示如下:
wa =
公式
其中,
Vr为车辆后轮轴中心线速度,L 为车辆轴距,为前轮转角。则小车方位
偏差
eθq
为:
a ± q x
公式
其中
ξθ
为跟踪路径曲率变化对侧向偏差的影响,当跟踪路径为直线时其值为零。
为:不考虑车辆侧滑时,车辆前轮轴中心处速度矢量
公式
第五届