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　　作者：常熟理工学院 孙世成 顾春洋 张强

　　指导教师：李鑫 戴梅

　　作品简介

　　摘要

　　智能汽车是未来汽车发展的趋势，它体现了自动控制、人工智能、传感技术、机械技术、计算机技术等多个学科领域理论技术的交叉和综合。本文具体介绍了一种基于激光传感器的智能寻迹小车高速方案的设计和实现。智能小车系统以Freescale16 位单片机MC9S12XS128 作为系统控制处理器，采用基于激光传感器的信号采样模块获取赛道黑线信息，通过PID 控制策略和PWM 控制技术对智能小车的转向和速度进行控制。使小车能够自主识别黑色引导线并根据黑色引导线实现快速稳定的寻线行驶。论文分析了智能小车系统的所存在的机械和控制算法上的不足，发现查表控制方式的线性度不足，改为PD 控制后，使控制方式更加线性。并且详细介绍了智能车控制系统的软硬件设计，PID 控制方法的原理。包括传感器模块、驱动电机模块、转向舵机模块等，并对控制算法设计进行了调试改进。最后，介绍了智能车的整体调试、测试。结果表明，对舵机采取分段PD 控制，对速度采取增量式PID 控制要远比采用类似查表得控制算法更为有效，速度更快。平均速度从一开始的2m/s 左右提升到了2.5m/s 左右。

　　第一章引言

　　1.1概述

　　教育部为了加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，在已举办的全国大学生数学建模、电子设计、机械设计、结构设计等4 大竞赛的基础上，经研究决定，委托教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会主办每年一度的全国大学生智能汽车竞赛，并成立了由教育部、自动化分教委、清华大学、飞思卡尔半导体公司等单位领导及专家组成了组委会。

　　此项赛事，在韩国已经举办过多届，其专业知识涉及控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等诸多学科，对学生的知识融合和动手能力的培养，对高等学校控制及汽车电子学科学术水平的提高，具有良好的推动作用。

　　本次是第七届比赛，参赛选手须使用竞赛秘书处统一指定的竞赛车模套件，采用飞思卡尔半导体公司的8 位、16 位、32 位微控制器作为核心控制单元，自主构思控制方案进行系统设计，包括传感器信号采集处理、电机驱动、转向舵机控制以及控制算法软件开发等，完成智能车工程制作及调试，于指定日期与地点参加各分(省)赛区的场地比赛，在获得决赛资格后，参加全国决赛区的场地比赛。参赛队伍的名次(成绩)由赛车现场成功完成赛道比赛时间来决定，参加全国总决赛的队伍同时必须提交车膜技术报告。大赛根据车模检测路径方案不同分为电磁、光电与摄像头三个赛题组。车模通过感应由赛道中心电线产生的交变磁场进行路经检测的属于电磁组;车模通过采集赛道图像(一维、二维)或者连续扫描赛道反射点的方式进行进行路经检测的属于摄像头组;车模通过采集赛道上少数孤立点反射亮度进行路经检测的属于光电组。

　　1.2文本结构

　　本文采用先总后分的结构，对系统设计和调试的各部分进行了介绍，突出强调了系统机械结构、硬件电路和软件程序的统一。具体章节安排如下：

　　本报告的章节详细安排如下：

　　第一章引言：介绍了智能小车的研究背景。

　　第二章硬件电路设计：详细介绍了智能小车各部分的硬件电路设计制作。

　　第三章传感器的设计及安装：详细介绍了智能小车传感器部分的原理、选型和设计制作。

　　第四章机械结构调校：详细介绍了车模调校的基本知识和本智能小车各部分的机械调教。

　　第五章软件设计：详细介绍了智能车的算法和软件设计。

　　第六章开发工具及调试工具。

　　第七章车模技术参数。

　　第八章总结。

全文请访问：光电组-常熟理工学院-闪电二队技术报告.pdf。