第四屆智能車(chē)競賽技術(shù)報告

　　系統總體方案的設計

　　競賽規則規定，智能車(chē)系統采用飛思卡爾的16 位微控制器MC9S12XS128 單片機作為核心控制單元用于智能車(chē)系統的控制。在選定智能車(chē)系統采用光電傳感器方案后，賽車(chē)的位置信號由車(chē)體前方的光電傳感器采集，經(jīng)XS12 MCU 的I/O 口處理后，用于賽車(chē)的運動(dòng)控制決策，同時(shí)內部Pulse-Width 模塊發(fā)出PWM 波，驅動(dòng)直流電機對智能車(chē)進(jìn)行加速和減速控制，以及多個(gè)伺服電機對賽車(chē)各個(gè)部位的轉向進(jìn)行控制，使賽車(chē)在賽道上能夠自主行駛，并以最短的時(shí)間最快的速度跑完全程。為了對賽車(chē)的速度進(jìn)行精確的控制，在智能車(chē)后軸上安裝光電編碼器，采集車(chē)輪轉速的脈沖信號，經(jīng)MCU 捕獲后進(jìn)行模糊PID 自動(dòng)控制，完成智能車(chē)速度的閉環(huán)控制。此外，還增加了鍵盤(pán)作為輸入輸出設備，用于智能車(chē)的角度和方位控制。系統總體方框圖如圖1。

　　根據以上系統方案設計，賽車(chē)共包括七大模塊：MC9S12XS128 主控模塊、傳感器模塊、電源模塊、電機驅動(dòng)模塊、速度檢測模塊、輔助調試模塊。各模塊的作用如下。

　　MC9S12XS128 主控模塊，作為整個(gè)智能車(chē)的“大腦”，將采集光電傳感器、光電編碼器等傳感器的信號，根據控制算法做出控制決策，驅動(dòng)直流電機和伺服電機完成對智能車(chē)的控制。

　　傳感器模塊，是智能車(chē)的“眼睛”，可以通過(guò)一定的前瞻性，提前感知前方的賽道信息，為智能車(chē)的“大腦”做出決策提供必要的依據和充足的反應時(shí)間。

　　電源模塊，為整個(gè)系統提供合適而又穩定的電源。

　　電機驅動(dòng)模塊，驅動(dòng)直流電機和伺服電機完成智能車(chē)的加減速控制和轉向控制。

　　速度檢測模塊，檢測反饋智能車(chē)后輪的轉速，用于速度的閉環(huán)控制。

　　輔助調試模塊主要用于智能車(chē)系統的功能調試、賽車(chē)狀態(tài)監控等方面。

　　智能車(chē)傳感器模塊設計

　　在確定智能車(chē)總體方案時(shí)，我們選擇光電傳感器的方案。為了獲得更大前瞻距離，為控制系統后續處理贏(yíng)得更多的時(shí)間，在從眾多光電傳感器中選擇了大前瞻的激光傳感器，前瞻距離可以達到普通光電傳感器的數倍甚至十幾倍，完全滿(mǎn)足競賽的要求。