本文主要介绍了基于Freescale单片机的智能车设计流程、摄像头寻线方案各个主要模块的工作原理和设计思路。回顾整个设计过程,先通过光电管和摄像头方案的对比,选择了摄像头为赛道检测的传感器,然后基于这一方案从总体上确立了硬件和软件的基本框架。接下来分别对系统的机械结构调整、硬件设计和软件设计进行了详细的介绍。
虽然在智能车快速寻线方面可借鉴的经验不多,但是有了去年的一些基础和这段时间的进一步探索,目前系统性能已有较大提高。为了使成绩有所突破,今年尝试了许多新想法,主要体现在以下几个方面:
(1)舵机安装方式
考虑到弯道速度是制约赛车平均速度的主要因素,因此系统采用了和去年不同的舵机安装方式,将舵机安在了更靠后的位置上。这样做的好处是:一、可以使转向更加灵敏,提高过弯速度;二、可以使左右转向的极限相等,简化控制程序。
(2)反向制动
理论上,如果赛车的制动性能越好,直道速度就可以设置得越高,这样能大大提高平均速度。为此设计时,采用两片33886使电机实现了正反转,这样高速入弯时适当采用反向制动即可平稳过弯。
(3)速度控制
速度控制是智能车比赛的关键所在,如何使赛车速度响应迅速、平稳是设计的焦点。本次比赛采用了精度更高的速度编码器,同时结合Bang-Bang控制和PID控制各自的优点做了大量测试工作,最终使速度控制达到了满意的效果。
在比赛准备过程中,小组成员们对赛车各个模块进行了测试、改进。但由于受知识水平和时间上的限制,本方案还有一些不足之处,例如:需要改进控制策略使赛车在高速行驶时舵机仍能够转向平滑;速度控制目前只是简单分级,如能结合记忆算法将速度级别进一步细分,效果应该会更好;除此以外,机械振动的消除、系统稳定性和适应性的提高也需要下一步做更多的工作。


