基于路徑識(shí)別的智能車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　當(dāng)需要智能車(chē)減速時(shí)，PI控制器計(jì)算值為負(fù)，令PWM5輸出的PWM信號(hào)占空比為零，PWM3輸出的PWM信號(hào)占空比與計(jì)算值的絕對(duì)值相同，并且計(jì)算值越負(fù)，OUT2的電平高出OUT1越多，電機(jī)有反轉(zhuǎn)趨勢(shì)。反之，當(dāng)需要智能車(chē)加速時(shí)，PI控制器計(jì)算值為正，PWM3輸出的PWM信號(hào)占空比為零，PWM5輸出的PWM信號(hào)占空比與計(jì)算值的絕對(duì)值相同，計(jì)算值越大，OUT1的電平高出OUT2越多，電機(jī)有正轉(zhuǎn)趨勢(shì)。

　　2軟件設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)的控制方案是根據(jù)路徑識(shí)別模塊和車(chē)速檢測(cè)模塊所獲得的當(dāng)前路徑和車(chē)速信息，控制舵機(jī)和直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)作，從而調(diào)整智能車(chē)的行駛方向和速度。圖7為系統(tǒng)程序流程圖。

　　智能模型車(chē)的路徑搜索算法（LineSearchingAlgorithm）是智能車(chē)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵部分。本系統(tǒng)路徑搜索算法采用簡(jiǎn)單的switch語(yǔ)句，根據(jù)檢測(cè)到黑線的光電管的位置判斷舵機(jī)的偏轉(zhuǎn)角度，同時(shí)給出相應(yīng)的速度控制信號(hào)。其程序流程圖如圖8所示。

　　3實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

　　智能車(chē)路徑識(shí)別的關(guān)鍵在于快速地判斷彎道并快速、準(zhǔn)確地響應(yīng)。智能車(chē)行進(jìn)過(guò)程中，從長(zhǎng)直道進(jìn)入連續(xù)彎道時(shí)，由于曲率變化很小，此時(shí)轉(zhuǎn)速的設(shè)定值較大，加之舵機(jī)響應(yīng)時(shí)間的限制，智能車(chē)極易脫離軌跡。采用加長(zhǎng)轉(zhuǎn)臂的舵機(jī)及合理的路徑搜索算法，可以增強(qiáng)智能車(chē)對(duì)軌跡的跟隨性能。圖9所示為智能車(chē)尋跡連續(xù)彎道試驗(yàn)效果圖。其中，粗線為所尋跡的黑線，細(xì)線為智能車(chē)實(shí)際運(yùn)行軌跡。

　　本文設(shè)計(jì)了一個(gè)智能車(chē)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了快速自動(dòng)尋跡功能。在硬件上，該系統(tǒng)采用MC9S12DG128B單片機(jī)為控制核心，協(xié)調(diào)電源模塊、路徑識(shí)別模塊、車(chē)速檢測(cè)模塊、舵機(jī)控制模塊及直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制模塊的工作；在控制算法上，采用路徑搜索算法和類(lèi)PI控制算法實(shí)現(xiàn)對(duì)智能車(chē)的舵機(jī)轉(zhuǎn)角和電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。此外，系統(tǒng)還完成了對(duì)加長(zhǎng)轉(zhuǎn)臂舵機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)與車(chē)速的配合控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該智能車(chē)系統(tǒng)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)性能良好，整體控制性能良好。