智能小車模塊

智能小車實(shí)踐模塊中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院14:58:32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。中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實(shí)踐模塊任務(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(xiě)，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日中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實(shí)踐模塊2、智能小車車載傳感器數(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日中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實(shí)踐模塊內(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、智能小車的控制中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實(shí)踐模塊點(diǎn)擊添加文本如何讓小車奔馳在跑道上框架式思維軟件硬件程序書(shū)寫(xiě)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g_fGyroscopeAngleVelocity14:58:32中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實(shí)踐模塊基本控制算法框圖14:58:32中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實(shí)踐模塊基本硬件參考方案14:58:32中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實(shí)踐模塊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14:58:32中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實(shí)踐模塊程序流程圖14:58:32中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實(shí)踐模塊基本硬件框圖14:58:32中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實(shí)踐模塊點(diǎn)擊添加文本速度、姿態(tài)檢測(cè)傳感器光電編碼器MCUAB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14:58:32中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實(shí)踐模塊點(diǎn)擊添加文本電源、驅(qū)動(dòng)電路電源管理：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14:58:32中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實(shí)踐模塊內(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、智能小車的控制中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實(shí)踐模塊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(EulerAngleforma)的融合演算數(shù)據(jù)。具有131LSBs/°/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)定給予的影響與感測(cè)器的飄移。

VDD供電電壓為2.5V±5%、3.0V±5%、3.3V±5%；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：20µA@10Hz高達(dá)400kHz快速模式的I2C，或最高至20MHz的SPI串行主機(jī)接口(serialhostinterface)內(nèi)建頻率產(chǎn)生器在所有溫度范圍(fulltemperaturerange)僅有±1%頻率變化。中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實(shí)踐模塊信號(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。小波、EMD、LMD等。

其他?？柭?、維納濾波、時(shí)頻峰值濾波等。中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實(shí)踐模塊內(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、智能小車的控制中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實(shí)踐模塊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)象控制器理想方程：計(jì)算機(jī)計(jì)算離散化：14:58:32中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院智能小車實(shí)踐模塊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)。基于模糊控制、單神經(jīng)元控制改進(jìn)型的PID算法得以應(yīng)用。輸入e輸出u模糊推理規(guī)則庫(kù)RPID控制器PWM輸出執(zhí)行系統(tǒng)編碼器攝像頭MCU運(yùn)算期望值＋－eu模糊值模糊值精確值精確值向量[err,derr]模糊化去模糊化模糊PID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)學(xué)模型及狀態(tài)方程描述的系統(tǒng)隸屬度函數(shù)亦可用