攝像頭組-i-speed隊(duì)第十屆飛思杯全國生

隊(duì)伍名稱：I-Speed參賽隊(duì)員：朱張俊本人完全了解第十屆“飛思”杯大學(xué)生智能汽車競賽關(guān)保留、使日第一章 第七章結(jié) 參考文 第一章 本文以第十屆“飛思”杯大學(xué)生智能汽車競賽為背景，詳細(xì)地闡述的多方面的學(xué)科知識(shí)。本智能車系統(tǒng)以飛思32位微控制器MKL26Z256VLL4作為，以脈寬調(diào)制（）控制方式控制直流電機(jī)和轉(zhuǎn)智能在本系統(tǒng)中采用飛思32位控制MKL26Z256VLL4作為控入捕捉功能進(jìn)行脈沖計(jì)算獲得速度；轉(zhuǎn)向舵機(jī)采用PID控制；驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用魯智能車的實(shí)際2.1要的作用。根據(jù)的相關(guān)規(guī)定，今年頭組的比模為C型車模。多余不B性車模單電機(jī)智能C車模此次競賽的車模選用由科宇通博科技提供的C型車模。車模外形如圖3.1所示。6舵機(jī)模默認(rèn)的安裝方法，但是它存在著安裝后會(huì)導(dǎo)致左右兩邊的連桿不等長的問題，上還需要進(jìn)行多次的實(shí)驗(yàn)，以確定最佳的機(jī)身。圖3.2舵機(jī)安裝視圖 圖3.3舵機(jī)安裝視圖編的安裝方圖 編安頭的選擇、安裝及比賽可供選擇的頭中，ov7620和ov7725可供選擇，但是ov7620需要進(jìn)行二值化，而ov7725頭模塊可進(jìn)行硬件二值化，讓到的圖像信息更加準(zhǔn)確，于是選擇了ov7725頭。圖 紅外接收模塊圖 重心過仔細(xì)的分析了和實(shí)際的測試最終將電池放在車子的后面。硬件電路設(shè)計(jì)路時(shí)盡量使其簡潔，減少元器件的數(shù)量，縮減PCB電路的面積使得電路部分的電路燈等。為減小，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與主板模塊分開。4.1PCB4.2 穩(wěn)壓電路模塊本系統(tǒng)中電源穩(wěn)壓電路分別需要有+5V，+3.3V供電。+3.3V給單片機(jī)、頭、鍵盤撥碼、編模塊供電；+5V為舵機(jī)模塊、電機(jī)模塊供電。圖 LM1117提供電流限制和熱保護(hù)。電路中包含一個(gè)調(diào)節(jié)的帶隙參考電壓以確保輸圖 LM1117原理 是一個(gè)可以進(jìn)行調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓輸出，找出合適的電壓5V和舵機(jī)相匹配

圖 LM2941原理4.6第五章智能車設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及功能實(shí)學(xué)的算法使車子更快更穩(wěn)定。OV7725頭進(jìn)行賽道識(shí)別，圖像及校正處理是整個(gè)的內(nèi)容。在舵機(jī)控制方面，采用PD控制算法精確控制方向，在速度控制方面，使用了經(jīng)典PID控制算法，理論計(jì)算配合實(shí)際參數(shù)精5.1整體構(gòu)架N YNY圖5.1整體構(gòu)架圖像圖像信號(hào)處理中提取的賽道信息主要包括：賽道兩側(cè)邊沿點(diǎn)位置、通頭的前瞻對(duì)賽道十分關(guān)鍵，采用等距離采樣選擇圖像行，圖像的最底一行對(duì)應(yīng)最近處5cm，最頂一行對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)處105cm,圖像共50行，對(duì)應(yīng)前瞻總長為10cm。由于頭自身的特性，圖像會(huì)產(chǎn)生梯形式變形， 第五章智能車設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及功能實(shí)否是否是5.25.3圖5.4處理后圖第五章智能車設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及功能實(shí)圖5.5交叉處理后圖5.6S舵機(jī)Ki置零的情況下，舵機(jī)在這種動(dòng)態(tài)隨動(dòng)系統(tǒng)對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能要求更高。更重要的是，通過合理調(diào)節(jié)Kp參數(shù)，發(fā)現(xiàn)車能在直線高速行駛時(shí)仍能保持車身非常穩(wěn)定，沒有震蕩，所以基本沒有必要使用Ki參數(shù)；其中，P項(xiàng)是在圖像中選片中的位置相減，從而反映其變化率，在測試中，發(fā)現(xiàn)增加P項(xiàng)系數(shù)可以降低P數(shù)而增D數(shù)可以使車模在大S內(nèi)切線的程度增加，在大半徑弧線中的切線量減少過選擇轉(zhuǎn)向參考行PD數(shù)以及調(diào)整轉(zhuǎn)角曲線，可PIDPID調(diào)節(jié)。PID70年歷史，它以其結(jié)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能通過有效的測量來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實(shí)際中也有PIPD控制?？刂?，故稱PID控制器，原理框圖如圖4.10所示。5.7PID第五章智能車設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及功能實(shí)e(k)r(k u(k)

{e(k)

e(j)

TD[e(k)e(k

PTI Pk——采樣序號(hào)，k=0，1，2…； r(k)——第k次給定值；c(k)——第k次實(shí)際輸出值； u(k)——第k次輸出控制量；e(k)——第k次偏差； e(k-1)——第k-1次偏差；KP——比例系數(shù) 簡單說來，PID控制器各校正環(huán)節(jié)的作用如下：式PID控制算法。位置式PID控制算法的缺點(diǎn)是：由于全量輸出，所以每次輸出均與過去的所謂增量式PID是指數(shù)字控制器的輸出只是控制量的增量?u(k)。導(dǎo)出提供增量的PID控制算式。由式(5.2)可以推出式(5.3)，式(5.2)減去式(5.3)u(k1)

{e(k1)

k

e(j)

TDek1)ek2(PTIj PPu(k)K{[e(k)e(k1)]Te(k)TD[e(k)2e(k1)e(kP KPe(k)KIe(k)KD[e(k)e(k式中e(k)e(ke(k1)KKTKDKPTT TTI公式(5.4)PID控制算法，可以看出由于一般計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采TKP、TI、TD，只要使用前后三次測量值的大。使用時(shí)，常選擇帶死區(qū)、積分分離等改進(jìn)PID控制算法。第五章智能車設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及功能實(shí)PID現(xiàn)在PID的整定方法基本上就是經(jīng)驗(yàn)法即實(shí)驗(yàn)湊試法，實(shí)驗(yàn)湊試法是通過湊試參數(shù)，直至出現(xiàn)滿意的響應(yīng)，從而確定PID控制參數(shù)。則應(yīng)加入微分控制，構(gòu)成PID控制。先置微分時(shí)間TD=0，逐漸加大TD，同時(shí)相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時(shí)間，反復(fù)試湊至獲得滿意的控制效果和PID速度控制原則控制速度，并利用PID控制方略調(diào)節(jié)速度。KD對(duì)Kp，使用了kp隨有限行變化的方較短，可以實(shí)現(xiàn)直路kp小，彎道kp大的效果。voidspeed_work(int16g_left_speed,int16{floatleef_left_speed=g_left_speed-left_speed;leef_right_speed=g_right_speed- ight_speed)/1000+20*(leef_right_speed_pro_pro- elseif( else _right_speed<- _right_speed=- _init(MOTOR_TPM,MOTOR1_,MOTOR_HZ,500- _init(MOTOR_TPM,MOTOR2_,MOTOR_HZ,500+ _left_speed); _init(MOTOR_TPM,MOTOR3_,MOTOR_HZ,500- _init(MOTOR_TPM,MOTOR4_ }開發(fā)IAREmbeddedWorkbenchIDEEmbeddedWorkbenchforARMIARSystemsARM微處理器開發(fā)的一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境(下面EWARM中包含一個(gè)全的模擬程序(simulator)。用戶不需要任何硬件支解和評(píng)估IAREWARM的功能和使用方法。6.2仿是MathWorks公司的商業(yè)數(shù)學(xué)，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)和兩大部分。使用對(duì)sd卡來的圖像進(jìn)行預(yù)處理圖像濾波去噪等處理，以及邊線中線的處理，并在效果理想的時(shí)候移植到單片機(jī)上仿真十分方便，可以通過電腦屏幕直接觀察到處理后的效果，非常直觀，在最初的一段時(shí)間里，幫助順利的讓小車跑起來。從去年開始,到現(xiàn)在半年多的時(shí)間里,都在為飛思智能車忙碌在此競賽中使得認(rèn)識(shí)到自己的不足，明白了的做事的方法和提高我激勵(lì)和幫助，感謝飛思公司提供的比賽。（1）大學(xué)生智能汽車設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與實(shí)踐著電子工業(yè)（2），現(xiàn)代數(shù)字電路基礎(chǔ)科學(xué)（3）強(qiáng)．C程序設(shè)計(jì).：KennethR.Castleman．?dāng)?shù)字圖像處理．．電子工業(yè)．單片機(jī)原理及應(yīng)用．．機(jī)械工業(yè)銳曲立國．PID控制器參數(shù)整定．科學(xué)#include"include.h"int8#defineSTEER_KI#defineD_D-#define uint8int8direction_value; int16D_value_pro=80;uint8steer_KP;int8int16uint8uint8flag=0;int8Site_tsite ={25,0};#defineS3010_TPM #defineS3010_CH #defineS3010_HZ //電機(jī)初始化PTC12PTE31PTC13PTC5#defineMOTOR1_IOPTC12#defineMOTOR2_IOPTE31#defineMOTOR3_IOPTC13#defineMOTOR4_IOPTC5#defineMOTOR_TPM #defineMOTOR1_#defineMOTOR2_#defineMOTOR3_#defineMOTOR4_#defineMOTOR1__IOTPM0_CH0#defineMOTOR2__IOTPM0_CH1#defineMOTOR3__IOTPM0_CH2#defineMOTOR4__IOTPM0_CH3#defineMOTOR_HZ(20*1000)voidvcan_sendimg(uint8*imgaddr,uint32imgsize);voidimg_extract(uint8*dst,uint8*src,uint32srclen);voidPORTA_IRQHandler();voidvoiddirection_control_init();voiddirection_work();voidspeed_control();typedefstructpid{int16PID_P;int8PID_I;floatPID_D;int16Error;int16PrePreError;int16ErrorSum;int16now_speed;int16speed_back;}MYPIDvoid{steer_KP= _init(S3010_TPM,}int8{int8uint8line=45;uint8int8D_value;//定義像間的差值變int8left=-1;int8left_flag=1;int8right_flag=1;int8stop=0; {left_flag=0;right_flag=0;1]>img[line*80+j-2])){left=j;left_flag=1;}//elseleft_flag=0;1]<img[line*80+j-2])){right=j;right_flag=}//elseright_flag={left=j;right_flag=}}{/*if(left_flag==0&&right_flag==0&&img[line*80+j+80]>0&&img[line*80+j-80]>0)//

{D_value=right+left;D_value_pro=D_value;stop=1;}*/else{right=left+64;D_value=left+left+D_value_pro=D_value;}else{D_value=right+right-D_value_pro=}/*else{//if(79<D_value<81)D_value=0;right=left+64;D_value=left+right;D_value_pro=D_value;else //elseled_turn(LED2);LCD_num(site,(int16)D_value/2,//returnD_value-}} ++)//{left_flag=0;right_flag=0;1]>img[line*80+j-2])){left=j;left_flag=}1]<img[line*80+j-2])){right=j;right_flag=}}{else{}else{}{}{}else}{if((img[line*80+j]<img[line*80+j+10])&&(img[line*80+j]<img[line*80+j-{left=j;right_flag=}{//if(79<D_value<81)D_value=0;right=left+64;D_value=left+right;D_value_pro=D_value;}} ++)//{left_flag=0;right_flag=0;((img[line*80+j+1]>img[line*80+j])||(img[line*80+j]>img[line*80+j-1])||(img[line*80+j-

{left=j;left_flag=}//elseleft_flag=0;1]<img[line*80+j-2])){right=j;right_flag=}elseright_flag=}{D_value=200;flag=1;D_value_pro=D_value;}{D_value=0;flag=1;D_value_pro=D_value;}{D_value=//}{}returnD_value/2-}int16steerPidExe(int16setPou16int16feedPou16)//{registerfloatnowError=setPou16-feedPou16; mysteer_pid.ErrorSum=(int16)(nowError+mysteer_pid.PreError+mysteer_pid.PrePreError); dError=nowError-mysteer_pid.PreError; mysteer_pid.PrePreError=mysteer_pid.PreError;mysteer_pid.PreErrorreturnint16)((steer_KP* mysteer_pid.PID_D* }*speed_control_init函**void{ _init(MOTOR_TPM,MOTOR4_,MOTOR_HZ,100);//IO管腳配置/*tpm_ _duty(MOTOR_TPM,MOTOR1_ _duty(MOTOR_TPM,MOTOR2_,0); _duty(MOTOR_TPM,MOTOR3_,10); _duty(MOTOR_TPM,MOTOR4_}***void{//speed_flag=1 { _duty(MOTOR_TPM,M