專利名稱：基于電磁引導(dǎo)的自動(dòng)循跡智能小車控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種控制器，特別是一種基于電磁引導(dǎo)的自動(dòng)循跡智能小車控制器，該控制器能夠自主識(shí)別交變磁場引導(dǎo)線并根據(jù)通有電流的引導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)小車快速穩(wěn)定的自動(dòng)尋線行駛。
背景技術(shù)：
由于汽車事故不斷出現(xiàn)，造成重大的社會(huì)危害，引起了世界各國的重視汽車駕駛的安全問題已成為全球性的社會(huì)問題。為了改善這種現(xiàn)狀，提高汽車駕駛的安全性，智能汽車已經(jīng)成為世界車輛工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和汽車エ業(yè)增長的新動(dòng)力。智能汽車是一種正在研制的新型高科技汽車，不需要人去駕駛，是ー個(gè)集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級(jí)輔助駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中運(yùn)用了計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代傳感、信息融合、通訊、人工智能及自 動(dòng)控制等技術(shù)，是典型的聞科技綜合體。隨著企業(yè)生廣技術(shù)的不斷提聞以及對(duì)自動(dòng)化技術(shù)要求的不斷加深，當(dāng)前的信息技術(shù)革命正在推動(dòng)汽車設(shè)計(jì)翻開新的ー頁，自動(dòng)化、智能化、多功能將成為21世紀(jì)汽車發(fā)展的新趨勢，電腦技木、自動(dòng)控制技術(shù)以及現(xiàn)代信息融合技術(shù)和通信等高科技與汽車的結(jié)合，使未來汽車成為更安全、更方便、更舒適的交通工具。汽車撞開了本世紀(jì)的大門，它帶來的速度和效率，改變了 20世紀(jì)人類的生活方式，推動(dòng)了人類社會(huì)的進(jìn)步。智能化的汽車在21世紀(jì)將以更高的速度和效率將人類帶入智能信息時(shí)代。智能車以及在智能車輛基礎(chǔ)上開發(fā)出來的產(chǎn)品已成為航天、醫(yī)療、エ業(yè)控制、物流等各個(gè)領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備。無論是從科學(xué)發(fā)展、理論研究的角度，還是從汽車エ業(yè)發(fā)展以及市場競爭的角度看，對(duì)智能車輛的研究都是必要的。而智能小車的研究及相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)也將有利于我國在此領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展與進(jìn)步。因此，研制ー種智能，高效的智能小車控制系統(tǒng)具有重要的實(shí)際意義和科學(xué)理論價(jià)值。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種實(shí)現(xiàn)能自主識(shí)別路面引導(dǎo)線并根據(jù)引導(dǎo)線快速穩(wěn)定行駛的智能小車。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本實(shí)用新型采取如下的技術(shù)解決方案—種基于電磁引導(dǎo)的自動(dòng)循跡智能小車控制器，包括電源，其特征在于，還包括一單片機(jī)，在單片機(jī)上連接有車速檢測模塊、路徑識(shí)別模塊、轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接直流電機(jī)，直流電機(jī)還與車速檢測模塊相連接，單片機(jī)、車速檢測模塊、路徑識(shí)別模塊、轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊均與電源相連接。本實(shí)用新型的基于電磁引導(dǎo)的自動(dòng)循跡智能小車控制器，運(yùn)用模塊化的設(shè)計(jì)思想進(jìn)行系統(tǒng)硬件搭建，使各個(gè)模塊相互獨(dú)立，既避免了相互干擾，并且替換方便，還有利于調(diào)整智能車的整體結(jié)構(gòu)，使智能車得結(jié)構(gòu)變得整潔，重心更合適。

[0008]圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型軟件算法流程圖；圖3是電磁傳感器感應(yīng)電動(dòng)勢與它距引導(dǎo)線水平位置的函數(shù)；圖4是本實(shí)用新型的循跡原理圖；圖5是本實(shí)用新型轉(zhuǎn)彎示意圖；圖6是本實(shí)用新型車速控制框以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步的詳細(xì)說明。
具體實(shí)施方式參見圖I，本實(shí)施例給出ー種基于電磁引導(dǎo)的自動(dòng)循跡智能小車控制器，包括ー單片機(jī)，在單片機(jī)上連接有車速檢測模塊、路徑識(shí)別模塊、轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接直流電機(jī)，直流電機(jī)還與車速檢測模塊相連接，單片機(jī)、車速檢測模塊、路徑識(shí)別模塊、轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊均與電源相連接。本實(shí)施例中，單片機(jī)選擇MC9S12XS128單片機(jī)。在MC9S12XS128單片機(jī)上采用CodeWarrior作為程序軟件編譯器，對(duì)智能小車進(jìn)行調(diào)試，使用無線通信接口和存儲(chǔ)設(shè)備獲取智能小車在不同環(huán)境條件下的運(yùn)行參數(shù)，定量地分析數(shù)據(jù)并總結(jié)規(guī)律，得到相應(yīng)的算法參數(shù)，盡可能地提高智能小車的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。通過PWM控制策略和PID控制技術(shù)對(duì)智能小車的轉(zhuǎn)向和速度進(jìn)行閉環(huán)控制，使小車能夠自主識(shí)別通有20KHz、IOOmA交變電流的磁場引導(dǎo)線并根據(jù)引導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)快速穩(wěn)定的尋線行駛，控制穩(wěn)定，能較好的滿足控制要求。智能車模需要能夠通過自動(dòng)識(shí)別賽道中心線位置處由通有20KHz、100mA交變電流的導(dǎo)線所產(chǎn)生的電磁場進(jìn)行路徑檢測，以此來引導(dǎo)智能小車前迸，MC9S12XS128單片機(jī)是控制核心，它負(fù)責(zé)接收賽道信息、小車速度等信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行處理，得到合適的控制量來對(duì)舵機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行控制。轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊分別用于實(shí)現(xiàn)小車轉(zhuǎn)向和電機(jī)驅(qū)動(dòng)；電源模塊主要為單片機(jī)、及路徑識(shí)別模塊、轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和車速檢測模塊提供穩(wěn)定的直流電源。路徑識(shí)別模塊由電磁傳感器組成，其功能是獲取前方賽道的信息，以供MC9S12XS128單片機(jī)作進(jìn)ー步分析處理；車速檢測模塊由光電編碼器和MC9S12XS128單片機(jī)中的脈沖計(jì)數(shù)模塊組成，通過檢測賽車的實(shí)時(shí)車速為賽車的車速控制提供參考量。下面說明該控制裝置自動(dòng)循跡行駛過程參見圖2，上電開始后，首先要進(jìn)行初始化，主要包括MC9S12XS128單片機(jī)內(nèi)的各個(gè)功能模塊的初始化，然后通過路徑識(shí)別模塊獲取引導(dǎo)導(dǎo)線的位置信息，同時(shí)通過速度檢測模塊實(shí)時(shí)獲取賽車的速度，利用智能小車與導(dǎo)線位置的偏差和檢測到的實(shí)時(shí)車速，結(jié)合PWM控制技術(shù)和PID控制策略對(duì)賽車的舵機(jī)角度和行駛速度進(jìn)行恰當(dāng)?shù)目刂普{(diào)整，使沿跑道快速穩(wěn)定前迸。A、尋跡原理每個(gè)傳感器感應(yīng)的電壓幅值E，反映了傳感器所在位置的電磁場強(qiáng)度，感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與H/(H2+X2)成正比，其中H是傳感器與導(dǎo)線豎直距離，X是傳感器與導(dǎo)線的水平距離，假設(shè)H = 5cm, X e (-15，+15) cm，計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢E隨著傳感器水平距離X的變化的取值，其圖像如圖3所示；感應(yīng)電動(dòng)勢E與傳感器與導(dǎo)線豎直距離H和傳感器與導(dǎo)線的水平距離X之間的關(guān)系，對(duì)于智能小車而言，H是固定的，就可以根據(jù)傳感器所感應(yīng)到的電壓值的大小來計(jì)算出傳感器與導(dǎo)線的水平距離X
權(quán)利要求1.ー種基于電磁引導(dǎo)的自動(dòng)循跡智能小車控制器，包括電源，其特征在于，還包括ー單片機(jī)，在單片機(jī)上連接有車速檢測模塊、路徑識(shí)別模塊、轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接直流電機(jī)，直流電機(jī)還與車速檢測模塊相連接，單片機(jī)、車速檢測模塊、路徑識(shí)別模塊、轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊均與電源相連接。
2.如權(quán)利要求I所述的基于電磁引導(dǎo)的自動(dòng)循跡智能小車控制器，其特征在于，所述的單片機(jī)采用MC9S12XS128單片機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于電磁引導(dǎo)的自動(dòng)循跡智能小車控制器，包括電源，還包括一單片機(jī)，在單片機(jī)上連接有車速檢測模塊、路徑識(shí)別模塊、轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接直流電機(jī)，直流電機(jī)還與車速檢測模塊相連接，單片機(jī)、車速檢測模塊、路徑識(shí)別模塊、轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊均與電源相連接。運(yùn)用模塊化的設(shè)計(jì)思想進(jìn)行系統(tǒng)硬件搭建，使各個(gè)模塊相互獨(dú)立，既避免了相互干擾，并且替換方便，還有利于調(diào)整智能車的整體結(jié)構(gòu)，使智能車得結(jié)構(gòu)變得整潔，重心更合適。
文檔編號(hào)G05D1/02GK202453734SQ20112055737
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者侯瑩瑩, 龐抗, 徐淑芬, 李宏宇, 焦磊, 郝天天, 高闖 申請(qǐng)人:長安大學(xué)