智能汽車控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)攻略

智能車又稱為無人駕駛汽車，屬于輪式移動(dòng)機(jī)器人的一種，是一個(gè)集環(huán)境感知、路徑規(guī)劃、自動(dòng)駕駛等多功能于一體的綜合系統(tǒng)。智能汽車技術(shù)將許多領(lǐng)域聯(lián)系在一起，如計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、圖像處理、模式識(shí)別和控制理論等。智能汽車與一般所說的自動(dòng)駕駛有所不同，它更多指的是利用GPS 和智能公路技術(shù)實(shí)現(xiàn)的汽車自動(dòng)駕駛。這種汽車不需要人去駕駛，因?yàn)樗b有相當(dāng)于人的“眼睛”、“大腦”和“腳”的電視攝像機(jī)、電子計(jì)算機(jī)和自動(dòng)操縱系統(tǒng)之類的裝置，這些置都裝有非常復(fù)雜的電腦程序，所以這種汽車能和人一樣會(huì)“思考”、“判斷”、“行走”，可以自動(dòng)啟動(dòng)、加速、剎車，可以自動(dòng)繞過地面障礙物在復(fù)雜多變的情況下，能隨機(jī)應(yīng)變，自動(dòng)選擇最佳方案，指揮汽車正常、順利地行駛。

電路系統(tǒng)是智能汽車硬件系統(tǒng)的核心，對(duì)于本硬件電路系統(tǒng)而言，穩(wěn)定性是需要優(yōu)先保證的性能指標(biāo)，畢竟跑完全程才是取得成績的前提。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)當(dāng)綜合考慮智能汽車的動(dòng)力性、重心及電路板的緊湊性等其他指標(biāo)。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊為智能汽車的行駛提供動(dòng)力，它的性能直接影響到后輪電機(jī)的控制性能，包括加速、減速與制動(dòng)等性能。本文采用MOSFET 驅(qū)動(dòng)芯片加全橋驅(qū)動(dòng)方案，只需合理的選擇MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片和功率MOSFET 以保證性能即可。電路圖如圖6 所示。

舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

舵機(jī)負(fù)責(zé)智能汽車的轉(zhuǎn)向，舵機(jī)模塊能否穩(wěn)定工作直接影響到智能汽車在賽道上高速行駛時(shí)的穩(wěn)定性以及轉(zhuǎn)向時(shí)的靈敏度和精確度。舵機(jī)工作原理為：舵盤角位由單片機(jī)發(fā)出的PWM 控制信號(hào)的脈寬決定，舵機(jī)內(nèi)部電路通過反饋控制調(diào)節(jié)舵盤角位。由于自身即為角度閉環(huán)控制，而且性能較好，故系統(tǒng)中就不必考慮外加舵機(jī)閉環(huán)。舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路如圖7 所示。舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊同樣屬于功率部分，用6N137 光耦進(jìn)行信號(hào)隔離。

智能車輛是一個(gè)涉及多領(lǐng)域的復(fù)雜的綜合系統(tǒng)，要達(dá)到實(shí)用的目的，還要進(jìn)一步深入下研究去，還有許多工作要做。在硬件上還需要解決因攝像頭自身精度的差異或其因外部因素丟失數(shù)據(jù)導(dǎo)致影響智能車正常運(yùn)行的問題，增強(qiáng)抗干擾能力;在軟件上，還需要進(jìn)一步優(yōu)化算法，控制系統(tǒng)是智能汽車的核心內(nèi)容，針對(duì)智能汽車的功能需求，對(duì)智能汽車控制系統(tǒng)關(guān)鍵模塊進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)的各模塊被應(yīng)用于“飛思卡爾”智能汽車中，文中各圖對(duì)智能汽車的研究具有啟發(fā)作用。