利用傳感器檢測智能車(chē)加速度及速度全面解析方案

3 系統軟件設計

系統的基本控制策略是根據CCD傳感器檢測到的路徑信息，車(chē)速檢測模塊檢測到的當前車(chē)速信息和加速度傳感器檢測到的加速度信息，來(lái)控制舵機和直流驅動(dòng)電機運動(dòng)。

3.1 車(chē)速控制

為了提高機器人運行的穩定性，采用PID算法實(shí)現直流電機的轉速閉環(huán)調節，PID控制器的輸入量為給定轉速與輸出轉速的差值，采用增量式PID算法。

3.2 智能車(chē)平穩性控制

為了避免智能車(chē)發(fā)生側滑現象，應在智能車(chē)上安裝加速度傳感器，以檢測是否發(fā)生側滑。車(chē)速為v，轉向角為δ，車(chē)體質(zhì)量為m，軸距為l，當理想轉向時(shí)，向心加速度為a，則a=mv2tanδ/l。當加速度傳感器反饋回的實(shí)際加速度a*小于理論加速度a時(shí)(實(shí)際中應當保持一定的死區)，表明智能車(chē)系統存在側滑現象。這時(shí)便命令智能移動(dòng)小車(chē)減速，速度參考量為

3.3 舵機轉向控制

系統使用模糊控制算法控制智能車(chē)轉向。傳感器檢測的重點(diǎn)是轉向角誤差，當轉向角誤差相同時(shí)，不同的誤差變化率反映不同的軌道半徑，因此，該設計還檢測轉向角誤差變化率。當誤差量很小，且誤差變化率不變時(shí)，則判定為智能小車(chē)正沿著(zhù)引導線(xiàn)行駛，則機器人小車(chē)沿直線(xiàn)行進(jìn);若誤差變化率較大時(shí)，表明智能小車(chē)正在偏離引導線(xiàn)，此時(shí)，需對航向角做相應調整。通過(guò)CCD圖像傳感器檢測白色地面上的黑線(xiàn)，根據返回的信號得出駕駛角誤差和誤差變化率，將CCD圖像傳感器視覺(jué)中心的誤差和誤差變化率作為控制器的輸入，分別用e和ec表示;輸出為駕駛角，用δ表示。模糊語(yǔ)言值分別選為：e：{LB，LM，LS，CE，RS，RM，RB};ec：{PB，PM，PS，Z0，NS，NM，NB};δ：{LB，LM，LS，CE，RS，RM，RB}。隸屬度函數采用三角形，如圖4所示。交疊系數β=(c1一a2)/(c2-b1)，取0.75。根據駕駛經(jīng)驗建立規則庫進(jìn)行模糊推理后.利用重心法進(jìn)行反模糊化得出舵機所要轉的角度。

3.4 智能車(chē)控制流程

設計中，程序初始化完成后便進(jìn)入空閑模式，等待中斷發(fā)生。中斷包括車(chē)輪轉速計數器中斷、CCD圖像捕捉中斷和以10 ms為周期的定時(shí)器0中斷。驅動(dòng)電機和舵機的PWM控制信號由單片機的PWM模塊自動(dòng)產(chǎn)生，其定時(shí)器0的中斷服務(wù)程序如圖5所示。

4 結語(yǔ)

以MC9S12DGl28作為控制核心，設計自主尋跡的智能車(chē)控制系統，在檢測到智能車(chē)運動(dòng)信息和道路信息的基礎上，采用模糊控制算法控制舵機轉向，通過(guò)轉速PID調節的方式控制直流電機。實(shí)驗證明：該智能車(chē)在白色的跑道上能沿著(zhù)一定寬度任意弧度的黑色引導線(xiàn)以較快的速度平穩地行駛，尋跡效果良好，速度和轉向控制響應快，系統的穩定性和抗干擾能力強，速度可以達到1.5 m/s，此方案已應用于全國智能車(chē)大賽。