基于MC9S12DG128的智能車(chē)控制系統設計與實(shí)現

1引言
我國自2006年起舉辦的全國大學(xué)生“飛思卡爾杯”智能汽車(chē)競賽融科學(xué)性、趣味性和觀(guān)賞性為一體，是一項以迅猛發(fā)展、前景廣闊的汽車(chē)電子為背景，涵蓋了自動(dòng)控制、模式識別、傳感技術(shù)、電子、電氣、計算機、機械與汽車(chē)等多個(gè)學(xué)科專(zhuān)業(yè)的科技創(chuàng )新比賽。參賽隊伍在車(chē)模平臺基礎上，制作一個(gè)能夠自主識別路線(xiàn)的智能車(chē)，在專(zhuān)門(mén)設計的賽道上自動(dòng)識別道路行駛^[1]。
本文所述的智能車(chē)就是根據比賽規則要求設計并制作而成的，該智能車(chē)控制系統采用飛思卡爾半導體公司生產(chǎn)的16位MC9S12DG128單片機作為數字控制器,由安裝在車(chē)前部的黑白CMOS攝像頭負責采集賽道信息,并將采集到的信號經(jīng)二值化處理后傳入單片機,單片機對信號進(jìn)行判斷處理后,由PWM發(fā)生模塊發(fā)出PWM波對轉向舵機進(jìn)行控制,完成智能車(chē)的轉向。另外，智能車(chē)后輪上裝旋轉編碼器,用來(lái)采集車(chē)輪速度的脈沖信號,單片機使用PID控制算法處理后的控制量去改變電機驅動(dòng)模塊的PWM波占空比,從而控制智能車(chē)的行駛速度。
2控制方案設計和硬件電路組成
設計有效的智能車(chē)控制系統必須首先掌握控制對象的特性。根據對智能車(chē)特點(diǎn)的分析，可以認為智能車(chē)轉向控制系統的傳遞函數近似為一階積分加純滯后，速度控制對象的傳遞函數近似為一階慣性加純滯后的結論。
轉向控制系統主要是要求響應速度快，對穩態(tài)控制精度要求不高。而且控制對象只有積分和滯后環(huán)節，沒(méi)有常見(jiàn)的慣性環(huán)節。根據以上特點(diǎn)，轉向控制采用PD控制器。
對速度進(jìn)行檢測和控制的意義在于盡可能使智能車(chē)按照道路條件允許的最高速度行駛。
在彎道應將車(chē)速限制為不脫軌的最高速度，在直道應當適當進(jìn)行急加速以縮短單圈運行時(shí)間，提高比賽成績(jì)。同時(shí)，對速度信號進(jìn)行積分求和可以得到賽道長(cháng)度信息，為道路識別與記憶模塊提供數據。智能車(chē)速度控制系統的精度不需要太高，關(guān)鍵是如何快速響應賽道的路況變化。因此速度控制采用PID控制器。針對不同的道路狀況迅速準確地改變車(chē)速，實(shí)現穩定過(guò)彎。
智能車(chē)的硬件電路主要由視頻處理模塊、方向控制模塊和車(chē)速控制模塊組成。各模塊與單片機之間的關(guān)系如圖1所示。

pid控制器相關(guān)文章:pid控制器原理

上一頁(yè) 1 2 3 下一頁(yè)