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基于线性CCD的寻线智能车设计

作者:时间:2016-10-22来源:网络收藏

右轮量=设定值-(量测量值+转向控制量测量值)

则实际上,转向控制量为闭环中一部分,在C语言实现时,将两控制量由同一控制算法计算。最终输出量为:

电机输出量=控制量+速度与转向控制量

由原理可知,在直道上行驶时,因为转向控制量接近于零,所以传统速度控制与我们所使用双速度控制下的速度输出量相同。转向时,由于图像采集后的PID控制产生转弯控制量,形成左右轮差速,实现车模转弯。传统速度控制模式下转弯控制量并不受速度控制调整,转弯量相对速度控制参数来说是一种扰动量,在双速度控制算法下,转弯量因对当前轮胎转速造成影响,故受到该轮速度控制调节。双速度控制下,当车模运行转弯时,双速度控制实际上会减缓车模入弯控制速度,加快车模出弯控制速度。实验效果上,因双速度控制减缓车模入弯控制量,则在很大程度上减小了车模因快速入弯而造成的侧滑以及侧翻,而对于出弯的快速调整,使车模可以在出弯后更快地调整车模位置,便于处理连续弯道及出弯后的障碍、虚线、起跑线等特殊赛道情况。因此,双速度控制下,转弯时速度控制量不为零,相当于系统转弯时始终有速度闭环存在,轮子的左右差速由速度闭环控制。

3 实验数据

以下为各种不同道路情况下,测得系统在不同路况下所能通过的最短时间,由光电门测量计时,如表1所列。

基于线性CCD的寻线智能车设计

由以上数据可以看出,在弯道越多时,双速度控制所带来的速度提升越明显,而在连续小S弯道时所带来的提升不大。

在本届竞赛中,对光电平衡车来说,对于速度提升最大的考验是本届首次加入的障碍部分。障碍部分最大的难点在于,车模状态经过障碍时,不可预测是车模的左轮还是右轮先经过障碍。在车模高速行驶经过障碍时,会出现车模腾空、车模电机失速的现象。当电机失速时,车模落地时左右轮哪一个先落地同样不可控,由此车模回归地面速度不可控,造成车模倒地或侧翻。

双速度控制在很大程度上可以减小车模在过障碍时的失速。当车模经过障碍时,无论是左轮还是右轮先经过障碍,车轮失速、双速度控制下,双电机的速度控制是独立的,又由于对电机的控制采用调节速度很快的PD控制,可以控制电机在失速回归地面后迅速调整车身姿态,在车身重心较低情况下,高速通过单个障碍。经反复试验,PD控制下的双速度控制可以很好地克服车模过障碍时对车模产生的影响,效果很好。

结语

本届竞赛,组委会首次要求光电组,本设计基于飞思卡尔K10芯片,首次尝试使用线性CCD作为图像处理传感器。根据线性CCD所采图像,通过PID控制原理,采用双速度控制算法对高度复杂的不同路况、障碍等情况都实现较好处理,效果良好。


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