【我的毕设作品】基于k60的电磁循迹智能车设计

crazyfree · 发表于 2019-7-26 19:54:43

[hide=d10000000]作品名称：基于k60的电磁循迹智能车设计
作者：小树苗
毕设分享分为三部分：
               一：毕设背景
               二：主要设计内容
               三; 成果
一：毕设背景
   清华大学于2006年成功举办第一届全国大学生智能汽车竞赛，到现在已经发展到第14届。全国大学生智能汽车竞赛是是一项面向所有在校大学生，鼓励学生动手实践、积极创新的探索性学科竞赛。通过自己制作、整车调试、现场比赛等环节，并通过优化控制算法、完善机械结构等选择更好的设计方案，进而取得优异比赛名次。全国大学生智能汽车竞赛现已吸引全国300多所高校参加，极大得激发了学生科研得热情，推动自主导航智能车得发展。要求使用使NXP系列单片机做控制芯片控制整车运行，自行设计包括电源电路、驱动电路、信号采集电路等电路的电路板，利用电感做传感器，采集道路信息。单片机采集道路信息后，经过处理后输出控制信息，进而控制舵机转向以及驱动直流电动机实现加减速。最终实现小车可以在赛道内沿埋在白色KT板下的电磁线运行一周，且保证轮子不出界，同时要在指定地点停车。按照完成一周的所用时间长短进行排名，确定比赛成绩和名次。
二：主要设计内容
本设计采用NXP系列MK60DN512VLL单片机作为主控芯片，利用车模前端5水平电感做传感器，采集到的信息经过电磁采集电路放大和整流后输出到单片机I/O口。单片机经过对5电感进行坐标量化进而确定车身所在为位置，单片机通过位置式PD算法计算输出，控制舵机转向；利用编码器采集速度信息，通过增量式PID算法输出PWM，输出信号经电机驱动电路控制直流电动机加减速，实现闭环控制；利用干簧管检测磁标完成停车检测，进而实现停车。电路中设计有单独的稳压电路分别给单片机、舵机、电磁采集电路以及各种外设供电。通过对机械结构的调整提升车模运行性能。
在这里我想重点介绍坐标量化算法：
采用五电感方案。

设置了5个基准坐标，分别是-120，-60，0，60，120。如果最大电感在2-4号电感之间。再判断最大电感左右两端电感差值是否小于阈值，即判断最大电感与其左右两端的电感的距离是否相等，由此得出最大电感是否在电磁线的正上方，如果在正上方，这时候设定车身坐标是5个基准坐标中与之对应的那个，如最大电感是3号，则对应的基准坐标就是0；如果差值大于阈值，也就是最大电感不在电磁线的正上方，可能是电磁线偏左和偏右，这里要依靠最大电感左右两端电感差值正负进行判断。如果左电感减右电感为正，电磁线在最大电感左边，这里以电磁线在最大电感左边为例。如图所示。

此时再判断最大电感和它左边电感的差值。如果差值小于阈值，就认为电磁线在这两电感中间，此时车身位置为对应基准坐标减30；如果差值大于阈值则认为电磁线位于靠近最大电感的位置。此时车身位置由公式得出。

lr_error=ad.zuo[ad.max-1]-ad.zuo[ad.max+1];

ml_error=ad.zuo[ad.max]-ad.zuo[ad.max-1];

mr_error=ad.zuo[ad.max]-ad.zuo[ad.max+1];

position.cache=position.std[ad.max]-30+(K1*ml_error)/mr_error

position.std[ad.max]为此时的基准坐标，lr_error为最大电感左右两端电感之差，ml_error为最大电感与左侧电感之差，mr_error为最大电感与右侧电感之差。因为电磁线位于最大电感左边时mr_error总是大于ml_error。通过计算得出ml_error/mr_error取值范围为0到1。通过调节参数K1使坐标量化更加线性。

当最大电感不在2-4之间时，我们假设最大电感是1号电感，由于1号电感只有右边有电感，因此不能判断1号电感是否位于电磁线正上方，因此我们用公式计算坐标。

position.cache=-90-(K2*(ad.zuo[ad.max]-ad.zuo[ad.max+1]))/

(ad.zuo[ad.max]+ad.zuo[ad.max+1]);

ad.zuo[ad.max]为最大电感的电感值，ad.zuo[ad.max+1]为最大电感右边电感值，计算得出(ad.zuo[ad.max]-ad.zuo[ad.max+1])/ (ad.zuo[ad.max] +

ad.zuo[ad.max+1])取值范围为0到1。通过调节参数K2使得坐标变化更线性。

量化完成后，为坐标加上限幅。最终车模的坐标在-125到+125之间变化。
三：成果
1：全国大学生智能汽车竞赛全国一等奖；
2：校优秀毕业设计

ps：此为学科竞赛代替毕业设计。

毕业设计小树苗.pdf (1.69 MB, 下载次数: 5)

电子月 · 发表于 2019-7-31 10:30:12

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