系统在调试过程中使用到的调试工具如下:
CodeWarrior 4.1调试软件,Plastid2仿真软件,BDM仿真器,直流稳压电源,信号发生器,数字示波器,多功能数字万用表,串口调试软件。
其中串口调试软件是我们自行开发的工具,可以为摄像头采集的数据进行分析和底层模块仿真。
软件运行界面如下:

图6.1串口调试软件运行界面
6.2 调试过程
1)光电管的调整
主要通过调整比较器电压和接受管上套的黑管长度,使得检测的数据能灵活反映黑线位置变化,出现相邻的光电接收管同时为1的状态且状态变化连续。在确定硬件部分正常工作后,再进行控制算法的验证,针对出现的问题改动规则库和隶属度函数的形状。语言值越多,角度分得越细,但相应规则库也越大,使得反应速度变慢,并且没有必要。通过试验给各输入变量11个语言值,即11个隶属度函数的方式。
2)CMOS摄像头的调试
由于摄像头的调试较为复杂,为了缩短调试周期,自行开发了摄像头调试工具软件对摄像头采集的数据进行分析和底层模块仿真,即串口调试工具。在高层算法上使用了清华大学的新版仿真软件Plastid2进行算法仿真验证。通过这种分层调试的方法,解决了很多在赛车实际运行中无法发现的Bug,使赛车在短时间内达到了良好的运行效果。
3)电机的调整
通过设定小车的速度和运行时间,可得电机开环时的相应曲线如图,采样时间周期是20mm,纵轴为输入PWM脉冲数:
表6.1 速度开环响应曲线

可见开环时,小车加速到达稳态的时间约为3.6s,减速需要时间约为1s。以下是加了PID控制和PD控制后的闭环响应图,纵轴为实测速度(cm/s):
表6.2 速度闭环响应曲线

可见计入闭环控制后响应速度得到了明显提高,调节时间约为1.2s。
为了检测过弯时的性能,进行了长直道加半径为50mm的90°的弯道的测试,所得数据绘图如下, 纵轴为实测速度(dm/s):
表6.3 直道加弯道速度响应曲线

从实际效果来看,小车能做到在入弯前开始减速,基本做到向内侧入弯,出弯约10cm开始加速,效果良好。
6.3 主要技术参数说明
车模参数:
长29cm,宽16cm,高37cm ,重 2 kg
所有电容总容量:1653.78uF
传感器:
方案一:光电管7对
方案二:黑白CMOS摄像头1个
除了车模原有的驱动电机、舵机之外伺服电机个数:无
赛道信息检测精度:5mm
频率:50H


