智能汽車控制系統(tǒng)電路設(shè)計攻略

智能車又稱為無人駕駛汽車，屬于輪式移動機器人的一種，是一個集環(huán)境感知、路徑規(guī)劃、自動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，如計算機科學(xué)、人工智能、圖像處理、模式識別和控制理論等。智能汽車與一般所說的自動駕駛有所不同，它更多指的是利用GPS 和智能公路技術(shù)實現(xiàn)的汽車自動駕駛。這種汽車不需要人去駕駛，因為它裝有相當(dāng)于人的“眼睛”、“大腦”和“腳”的電視攝像機、電子計算機和自動操縱系統(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“思考”、“判斷”、“行走”，可以自動啟動、加速、剎車，可以自動繞過地面障礙物在復(fù)雜多變的情況下，能隨機應(yīng)變，自動選擇最佳方案，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力性、重心及電路板的緊湊性等其他指標(biāo)。

電機驅(qū)動模塊

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

舵機驅(qū)動模塊

舵機負責(zé)智能汽車的轉(zhuǎn)向，舵機模塊能否穩(wěn)定工作直接影響到智能汽車在賽道上高速行駛時的穩(wěn)定性以及轉(zhuǎn)向時的靈敏度和精確度。舵機工作原理為：舵盤角位由單片機發(fā)出的PWM 控制信號的脈寬決定，舵機內(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閉環(huán)。舵機驅(qū)動模塊電路如圖7 所示。舵機驅(qū)動模塊同樣屬于功率部分，用6N137 光耦進行信號隔離。

智能車輛是一個涉及多領(lǐng)域的復(fù)雜的綜合系統(tǒng)，要達到實用的目的，還要進一步深入下研究去，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行的問題，增強抗干擾能力;在軟件上，還需要進一步優(yōu)化算法，控制系統(tǒng)是智能汽車的核心內(nèi)容，針對智能汽車的功能需求，對智能汽車控制系統(tǒng)關(guān)鍵模塊進行了研究，設(shè)計的各模塊被應(yīng)用于“飛思卡爾”智能汽車中，文中各圖對智能汽車的研究具有啟發(fā)作用。