发布时间 : 星期三 文章基于飞思卡尔单片机的智能车控制系统设计更新完毕开始阅读a1848c616ad97f192279168884868762cbaebb59
东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第24页
低电压运行。当加上一个足够的门信号电压时, 功率MOSFET的通路电阻小于常规二极管;而在没有门信号电压的情况下,它具有常规二极管的反向特性电阻R1～R4用于控制MOS 门的升降时间, 也有利于避免门电压的振荡, 门电压的振荡通常是与门电容处的连接线的平行电感所引起的。R27、R31、R32、R33 的值通常为10～100Ω。电容C50 用于存储能量并对通过电桥的电压进行滤波。在电压上升和下降期间, 为了保证系统的可靠性, 可在两个低端MOS 管的门极各接一个下拉电阻以确保电桥保持关断。
电机驱动模块由信号输入电路、TD340 和H桥电路组成。其中 TD340 用于构成PWM发生器, 功率放大电路是由4 个MOSFET管组成的H桥电路。
图3.7 电机驱动模块电路图
3.6 舵机驱动模块
舵机本身是一个位置随动系统，由舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计、直流电机和控制电路组成。通过内部的位置反馈，使它的舵盘输出转角正比于给定的控制信号，因此对于它的控制可以使用开环控制。在负载力矩小于其最大输出力矩的情况下，它的输出转角正比于给定的脉冲宽度。舵机接口一般采用三线连接方法，黑线为地线，红线为电源线，另外一根为控制信号线。控制信号是周期在20ms左右的脉冲信号，脉冲信号的宽度决定舵机输出舵盘的角度。舵机供电电压为6V，也可以由电池电压直接供电。经实验发现由电池直接供电舵机响应速度较快，本系统采用电池直接供电（7.2V-8.35V均可）。
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图3.8 智能车舵机实物图
本设计所采用的舵机型号：Futaba S3010。
图3.9 舵机转角与PWM输出占空比关系图
3.7 拨码开关模块
由于比赛时不知道赛道状况，如果赛道状况过于复杂，不利于小车高速运行的话，就要适当降低小车的速度或者改变小车的一些调试参数，这个时候就需要利用拨码开关，给小车设定几个运行状态，或者开关在软件预置的一些功能，以根据实际情况让小车走出最理想的状态。
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图3.10 拨码开关模块电路图
在调试过程中发现，小车不同行驶速度下，要使小车沿着既定的赛道前进，舵机的PD参数需要进行一定的调整，我们测知，随着小车速度的提高，KP值不断增大，会提高舵机的响应速度，从而让小车在最短的时间内调整车身，让小车沿着黑线行驶；同时，为了减小系统的超调量，加入KD系数，在动态响应不变的前提下，使小车尽可能的不冲出赛道。
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4 机械结构调整
模型车的机械结构是整个智能车系统的基础。对模型车的机械调整完善是提高智能车速度的一个关键因素。鉴于这个原因，我们小组在车辆机械方面的改进做了很多的工作，从传感器安装布置、转向机构调节、重心位置的调整、后轮差速定位到制动机构的设计都进行了大胆的尝试和改进。这些工作大大提高了车的可靠性和适应性，为后来调试模型车打下了基础。 4.1 一些重要参数对赛车的影响
（1）路径识别传感器的固定
本设计路径识别传感器采用红外反射式传感器，双排一字型排列，前排7传感器，后排5传感器，制作好的路径识别传感器PCB板为长度为25cm的长方形板，简单轻便。在安装此PCB板时，考虑到如果此电路板安装不稳定，在模型车运行的过程中，电路板会发生上下振动，或在转弯时发生左右晃动，会大大降低路径识别的准确性。所以，我们购买到硬度较好的铝合金，采用其带有拐角的部分做支架，并经过反复试验，在使劲摇晃小车的情况下，路径识别电路板也不会发生松动及位置上的改变，防震性满足要求。
路径识别电路板安装在模型车的正前方，考虑到安装位置与方法决定检测道路范围，我们通过试验，得到红外传感器相对地面的高度为7cm、相对地面的角度大约为50°的时候，其检测前瞻距离可以满足模型车的控制要求，并且在此情况下，得到红外传感器检测到黑线与白线时的电压值区分明显，有利于小车的软件控制。同时，在满足大赛要求，并且模型车的重心前移不影响小车运行的整体效果的前提下，我们增大小车的探出距离到28cm，大大加大了检测前瞻距离。
（2）舵机力臂调整
舵机转动一定角度有时间延时，时间延时正比于旋转过的角度，反比于舵机的响应速度。通过控制策略分析可知，舵机的响应速度直接影响模型车通过转弯通道时的最高速度，提高舵机的响应速度是提高模型车平均速度的一个关键。
提高舵机响应速度有二个方法，一是提高舵机的工作电压；二是在机械上进行调整，根据杠杆原理，我们采用立式固定，将舵机的输出动力臂适当加长，将转向传动杆连接