智能小車模塊概述

1、智能小車實(shí)踐模塊14:25:40申沖2016.5.5智能小車實(shí)踐模塊概述 目的：1、了解智能小車工作原理；2、鍛煉電路板設(shè)計(jì)、焊接、編程能力；3、掌握數(shù)據(jù)采集與傳輸、以及基于MATLAB的濾波器設(shè)計(jì)；4、了解智能小車PID控制原理。 任務(wù)分解：1、智能小車驅(qū)動(dòng)板電路設(shè)計(jì)、電路焊接與編程調(diào)試（5月6日-23日） 電路設(shè)計(jì)：5月6日-9日，5月10日集中輔導(dǎo)時(shí)提交設(shè)計(jì)報(bào)告 電路焊接：5月10日-13日，完成電路板焊接，5月13日驗(yàn)收 編程：5月14日-17日，完成程序編寫，5月17日驗(yàn)收 調(diào)試：5月18日-22日，完成小車調(diào)試，5月22日驗(yàn)收 提交第一階段實(shí)驗(yàn)報(bào)告：5月23日2、智能小車車載傳感器

2、數(shù)據(jù)采集與處理 MPU6050數(shù)據(jù)采集與傳輸：5月24日-25日 基于MATLAB的濾波器設(shè)計(jì)：5月26日-29日 提交一篇小論文或?qū)嶒?yàn)報(bào)告：5月30日3、智能小車速度與運(yùn)行軌跡控制實(shí)驗(yàn) 基于MPU6050的智能小車控制：5月31日-6月3日 基于MPU6050的智能小車轉(zhuǎn)向控制：6月4日-6月6日 集中驗(yàn)收：6月7日內(nèi)容1、智能小車關(guān)鍵技術(shù)介紹、智能小車關(guān)鍵技術(shù)介紹2、MPU6050及信號(hào)處理技術(shù)3、智能小車的控制如何讓小車奔馳在跑道上框架式思維軟件硬件程序書寫格式函數(shù)調(diào)用層次、參數(shù)傳遞大量數(shù)據(jù)獲取與處理中斷優(yōu)先級(jí)、控制系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)一、框架式思維電源電路傳感器驅(qū)動(dòng)電路上位機(jī)通信MCU控制核心

3、g_fGyroscopeAngleVelocity14:25:41基本控制算法框圖14:25:41基本硬件參考方案14:25:41如何讓小車奔馳在跑道上二、軟件控制器件操作普通I/OAD采集PWM輸出UART無(wú)線串口通信IIC、SPI 傳感器通信控制系統(tǒng)邏輯中斷優(yōu)先級(jí)、控制周期設(shè)置硬件訪問(wèn)層(數(shù)據(jù)采集與控制執(zhí)行)業(yè)務(wù)邏輯層相耦合控制系統(tǒng)之間控制量的耦合控制算法的運(yùn)算14:25:41程序流程圖14:25:41基本硬件框圖14:25:41速度、姿態(tài)檢測(cè)傳感器光電編碼器MCU AB正交解碼,速度解算慣性測(cè)量單元卡爾曼角度融合、簡(jiǎn)易四元數(shù)運(yùn)算傾角、姿態(tài)解算 輔助導(dǎo)航14:25:41電源、驅(qū)動(dòng)電路電源管

4、理：驅(qū)動(dòng)電路：電池電壓7.2伏6伏,舵機(jī)驅(qū)動(dòng)5伏,芯片供電3.3伏,傳感器供電LDO為主流能源效率?相當(dāng)于汽車排量14:25:41內(nèi)容1、智能小車關(guān)鍵技術(shù)介紹2、MPU6050及信號(hào)處理技術(shù)及信號(hào)處理技術(shù)3、智能小車的控制MPU6050以數(shù)字輸出6軸或9軸的旋轉(zhuǎn)矩陣、四元數(shù)(quaternion)、歐拉角格式(Euler Angle forma)的融合演算數(shù)據(jù)。 具有131 LSBs/sec 敏感度與全格感測(cè)范圍為250、500、1000與2000/sec 的3軸角速度感測(cè)器(陀螺儀)。 可程式控制，且程式控制范圍為2g、4g、8g和16g的3軸加速器。 移除加速器與陀螺儀軸間敏感度，降低設(shè)定

5、給予的影響與感測(cè)器的飄移。 VDD供電電壓為2.5V5%、3.0V5%、3.3V5%；VDDIO為1.8V 5% 陀螺儀運(yùn)作電流：5mA，陀螺儀待命電流：5µA；加速器運(yùn)作電流：350µA，加速器省電模式電流： 20µA10Hz 高達(dá)400kHz快速模式的I2C，或最高至20MHz的SPI串行主機(jī)接口(serial host interface) 內(nèi)建頻率產(chǎn)生器在所有溫度范圍(full temperature range)僅有1%頻率變化。信號(hào)處理技術(shù) 信號(hào)噪聲 信號(hào)去噪方法 低通濾波器。巴特沃斯、切比雪夫、FIR等。 多尺度分析方法

6、。小波、EMD、LMD等。 其他。卡爾曼、維納濾波、時(shí)頻峰值濾波等。內(nèi)容1、智能小車關(guān)鍵技術(shù)介紹2、MPU6050及信號(hào)處理技術(shù)3、智能小車的控制、智能小車的控制PID控制算法PID 控制是工程實(shí)際中應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律。問(wèn)世至今 70 多年來(lái)，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。是競(jìng)賽中控制部分的核心與根基。比例積分微分被控對(duì)象)(tr)(te)(t)(2t)(tu)(ty)()(1)()(0dttdeTdtteTteKtudtip)1()()()()(0kekeKjeKkeKkudkjip控制器理想方程：計(jì)算機(jī)計(jì)算離散化：14:25:41模糊控制算法隨著智能車競(jìng)賽的發(fā)展，競(jìng)賽對(duì)車模速度、穩(wěn)定性、靈活性有了更高的要求。單純的PID算法很難滿足更高的標(biāo)準(zhǔn)?；谀：刂?、單神經(jīng)元控制改進(jìn)型的PID算法得以應(yīng)用。輸入輸入e輸出輸出u模糊推理模糊推理規(guī)則庫(kù)規(guī)則庫(kù)R PID控制器控制器 PWM輸出輸出執(zhí)行系執(zhí)行系統(tǒng)統(tǒng)編碼器編碼器攝像頭攝像頭MCU運(yùn)算運(yùn)算期望值期望值eu模糊值模糊值精確值精確值向量err,derr模糊化模糊化去模糊化去模糊化模糊模糊PID控制器算法結(jié)構(gòu)控制器算法結(jié)構(gòu) 使用自然語(yǔ)言的思維控制難以用數(shù)使用自然語(yǔ)言的思維控制難以用數(shù)學(xué)模型及狀態(tài)方程描述的系統(tǒng)學(xué)模型及狀態(tài)方程描述的系統(tǒng)隸屬度函隸屬度函數(shù)數(shù)亦可用于不同控制量的相