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　　作者：杭州电子科技大学 乔木南 苏英敏 刘智超

　　指导教师：高明煜 黄继业

　　作品简介

　　摘 要

　　本文介绍了杭州电子科技大学杭电电磁一队队员们在准备第七届飞思卡尔智能车大赛中的工作成果。智能车的硬件平台采用带MC9S12XS128 处理器的S12 环 境，软件平台为CodeWarrior IDE 开发环境，车模采用大赛组委会统一提供的C 型仿真车模。

　　文中主要介绍了智能小车控制系统的机械结构、软硬件结构及设计开发过程。 整个系统涉及车模机械结构调整、传感器电路设计及信号处理、控制算法和策略 的优化等多个方面。车模以MC9S12XS128单片机为控制核心，以加速度计和陀螺仪检测车模姿态的信息，以安装在车体前的 工字电感作为循迹传感器，以旋转光电编码器检测速度 信息。车模系统的简单工作原理是MC9S12XS128单片机采集加速度计和陀螺仪的模拟信号，通过卡尔曼滤波的融合测算出车模的倾角度数以及变化速率，结合电机的转动快慢实现车模的垂直站立(一级倒立摆);工字电感感应电压的模 拟量结合车模双电机的电子差速控制车模转向;单片机再综合赛道 信息并结合旋转光电编码器的速度反馈信号(正反馈网络)，利用电机控制算法控制速度变化。

　　结合MATLAB软件仿真和C#自制软件的监控调试，最终确定了各项控制参数。

　　第一章 引言

　　1.1 概述

　　飞思卡尔杯全国大学生智能车竞赛以“立足培养，重在参与，鼓励探索，追求卓越”为指导思想，涵盖了机械、模式识别、电子、电气、传 感技术、计算机、自动化控制、汽车理论等多方面知识，从一定程度上 反映了当代大学生综合运用所学知识和探索创新的精神。同时该赛事是 教育部高等教育司委托(教高司函[2005]201 号文)，由教育部高等自动 化专业教学指导分委员会(以下简称自动化分教指委)主办的全国性、 多学科交叉、趣味性、创新性赛事，旨在加强大学生实践与团队合作精神，促进高等教育改革。竞赛规则透明，评价客观标准，坚持公开、公平、公正的原则，从而保持了竞赛的健康、普及、持续的发展。

　　鉴于飞思卡尔全国大学生智能车竞赛已成功举办了6届，大赛在第五届为 了扩展赛道检测的多样化和锻炼学生的各项能力，在原来的CCD组与光电 组基础上新增以20 KHZ、100ma交变电流(方波)为引导方式的电磁组。 并且，在经过了第六届的发展与完善后，于今年在第七届飞思卡尔全国大学生智能车竞赛中将电磁组的车模行驶姿态改为两个动力轮着地直立行走。我校积极响应教育部关于加强大学生的创新意识、合作精神和创新能力的培养的号召，成立智能车队伍参加比赛。我们积极组队参加第七届飞思卡尔杯全国大学生智能车比赛。

　　由于今年的电磁组的车模行进方式与CCD组和光电组有很大差别，所以我们，从车模的直立开始着手，以车模的直立行走为先驱条件，不断改进倾角传感器的位置以及布局、完善算法确保车模可以稳定的站立，并且的稳健的前行。同时我们延续 了去年很多学校包括杭州电子科技大学在内所使用的工字谐振电感作为 传感器来检测信号，加以合理的传感器布局，经过后续电路处理，完成对 赛道信号检测并以此来控制车子的转向和行驶速度。关于软件，我们采用适应性较强的PID控制算法来作为车子的主导控制(体现在车模的直立控制、速度控制、转向控制)。为满足智能车在高速 与急转等恶劣情况下的动力性能和稳定性能，我们参考了前几届的队伍参 赛经验，经过深思熟虑对整车经行了合理的重心与电路等的布局。

　　本技术报告主要讲述杭电电磁一号智能车的制作历程，包括机械和硬件的 设计、改装，HCS12单片机的学习和使用，控制算法的研究与应用，车模 机械参数的讨论和修改等。

全文请访问：电磁组-杭州电子科技大学_杭电电磁一队_技术报告.pdf。