自循迹移动靶车控制系统设计
本文研究一种能够对路径进行自主识别的自循迹移动靶车控制系统，该系统采用普通的胶条或油漆制成的色带作为引导线，通过摄像头传感器动态提取引导线的位置来判别靶车的运行姿态，进而控制靶车的移动方向，实现对路径自主识别的功能。
1 系统工作原理
在实际应用中，靶车带有较厚的防护钢板和防跳弹橡胶，移动和停位时惯性较大难以控制，况且射击训练中对靶车的移动速度和弯道曲率要求不高，所以自循迹移动靶车采用三轮结构的驱动方式。前面两轮作为独立的主驱动轮，后轮为万向轮。前面两轮除负责前进、后退外，当转速不同时能够实现靶车的曲线行走和原地旋转。
整个控制系统可分为检测系统、控制决策系统和动力系统3部分。检测系统相当于靶车的“眼睛”，采集靶车移动的路径信息；控制决策系统相当于靶车的“大脑”，保证系统稳定、协调、有序的工作；动力系统用于完成靶车的各种运动姿态。系统的工作信息流程如图1所示，检测系统实时采集靶车移动的路径信息，经控制决策系统分析、处理后控制动力系统做出相应的调整，实现对靶车位置的精确定位和动作控制。
2 系统硬件电路和软件设计
2．1 硬件电路
系统硬件平台主要由图像采集模块、主机控制电路和电机驱动电路组成，如图2所示。
2．1．1 主机控制电路
基于ATMegal28内部集成有64 kh Flash存储器和丰富的硬件接口电路，不仅可以直接驱动继电器，而且定时器的相频修正PWM模式是基于双斜坡操作可以产生高精度的、相位与频率都准确的PWM波形，适合电机的调速控制，所以采用ATMegal28的最小系统作为系统的主机控制电路。
2．1．2 图像采集模块
系统采用OV7620摄像头模块进行路径信息的采集。OV7620图像传感器不但可以直接输出行场同步中断信号，而且具有自动增益和自动白平衡控制，能进行亮度、对比度、饱和度等多种调节功能，不但省去了复杂的视频解码过程。而且使靶车能够适应于不同的应用环境。实际上，控制靶车并不需要分辨率很高的图像，相反分辨率低一些的图像不仅有利于减少存储所用的空间，而且加快单片机的图像处理的速度。结合摄像头的视野大小，系统将图像采集分辨率由原始的492x664降低到25x47，保证系统能够快速、有效的采集路劲信息。
2．1．3 电机驱动电路
双极性可逆PWM系统虽然在低速时运行平稳，但电流波动大，功率损耗较大，尤其是必须增加死区来避免开关管直通的危险，限制了开关频率的提高，所以系统采用单极性可逆PWM方式驱动电机，避免了开关管直通、提高系统的可靠性，尽管轻载时会出现断流，可以通过提高开关频率的方法或改进电路设计来克服，具有驱动能力强、控制简单、速度快、可靠性高且成本低等优点。驱动控制器电路如图3所示。
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