基于飞思卡尔HCSl2的小车智能控制系统设计
在该系统中，由红外光电传感器实现路径识别，通过对小车速度的控制，使小车能按照任意给定的黑色引导线平稳地寻迹。
实验证明：系统能很好地满足智能车对路径识别性能和抗干扰能力的要求，速度调节响应时间快，稳态误差小，具有较好的动态性能和良好的鲁棒性。
智能车系统以迅猛发展的汽车电子为背景，涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科；主要由路径识别、角度控制及车速控制等功能模块组成。一般而言，智能车系统要求小车在白色的场地上，通过控制小车的转向角和车速，使小车能自动地沿着一条任意给定的黑色带状引导线行驶。
笔者基于HCSl2单片机设计了一种智能车系统。硬件系统中的路径识别功能由红外光电传感器实现，车速控制由模糊控制器进行调节。软件设计中实时检测路况，并定时中断采集速度反馈值。
1 系统分析及控制方案
1．1 智能车系统分析
智能车系统根据检测到的路况和车速的当前信息，控制转向舵机和直流驱动电机，相应地调整小车的行驶方向和速度；最终的目的是使智能车能快速、稳定地按给定的黑色引导线行驶。
小车在行驶过程中会遇到以下两种路况：①当小车由直道高速进入弯道时，转角方向和车速应根据弯道的曲率迅速做出相应的改变，原则是弯道曲率越大则方向变化角度越大，车速越低。②当小车遇到_卜字交叉路段或是脱离轨迹等特殊情况时，智能车应当保持与上次正常情况一致的方向行驶，速度则相应降低。因此，对智能车的设计，要求具有实时路径检测功能和良好的调速功能。
1．2 控制方案的设计
系统的控制分为小车转向角控制和速度控制两部分。
小车转向角的控制通过输入PWM信号进行开环控制。根据检测的不同路径，判断出小车所在位置，按不同的区间给出不同的舵机PWM控制信号。小车转过相应的角度。考虑到实际舵机的转向角与所给PWM信号的占空比基本成线性关系，所以舵机的控制方案采用查表法。在程序中预先创建控制表，路径识别单元检测当前的路况，单片机通过查表可知当前的赛道，然后给出相应的PWM信号控制舵机转向。
本设计采用了一种参数自整定的模糊控制算法对小车速度进行闭环控制。小车在前进过程中，根据不同的路况给出不同的速度给定值，通过模糊控制器进行速度调节，以缩短小车的速度控制响应时间，减小稳态误差。系统将小车的角度变化率反馈给模糊控制器，通过修正规则进行模糊参数的自整定。智能车自动控制系统结构框图如图1所示，图中dt表示小车角度的微分环节，θ表示输出的转角，n’表示速度的设定值，n表示实际速度反馈值。
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系统硬件主要由HCSl2控制核心、电源管理单元、路径识别单元、角度控制单元和车速控制单元组成，其结构框图如图2所示。
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文章出处：武汉科技大学 孙浩 程磊 黄卫华 程宇
