基于路徑識別的智能車系統(tǒng)設計

　　當需要智能車減速時，PI控制器計算值為負，令PWM5輸出的PWM信號占空比為零，PWM3輸出的PWM信號占空比與計算值的絕對值相同，并且計算值越負，OUT2的電平高出OUT1越多，電機有反轉(zhuǎn)趨勢。反之，當需要智能車加速時，PI控制器計算值為正，PWM3輸出的PWM信號占空比為零，PWM5輸出的PWM信號占空比與計算值的絕對值相同，計算值越大，OUT1的電平高出OUT2越多，電機有正轉(zhuǎn)趨勢。

　　2軟件設計

　　本系統(tǒng)的控制方案是根據(jù)路徑識別模塊和車速檢測模塊所獲得的當前路徑和車速信息，控制舵機和直流驅(qū)動電機動作，從而調(diào)整智能車的行駛方向和速度。圖7為系統(tǒng)程序流程圖。

　　智能模型車的路徑搜索算法（LineSearchingAlgorithm）是智能車設計中的關(guān)鍵部分。本系統(tǒng)路徑搜索算法采用簡單的switch語句，根據(jù)檢測到黑線的光電管的位置判斷舵機的偏轉(zhuǎn)角度，同時給出相應的速度控制信號。其程序流程圖如圖8所示。

　　3實驗驗證

　　智能車路徑識別的關(guān)鍵在于快速地判斷彎道并快速、準確地響應。智能車行進過程中，從長直道進入連續(xù)彎道時，由于曲率變化很小，此時轉(zhuǎn)速的設定值較大，加之舵機響應時間的限制，智能車極易脫離軌跡。采用加長轉(zhuǎn)臂的舵機及合理的路徑搜索算法，可以增強智能車對軌跡的跟隨性能。圖9所示為智能車尋跡連續(xù)彎道試驗效果圖。其中，粗線為所尋跡的黑線，細線為智能車實際運行軌跡。

　　本文設計了一個智能車控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了快速自動尋跡功能。在硬件上，該系統(tǒng)采用MC9S12DG128B單片機為控制核心，協(xié)調(diào)電源模塊、路徑識別模塊、車速檢測模塊、舵機控制模塊及直流驅(qū)動電機控制模塊的工作；在控制算法上，采用路徑搜索算法和類PI控制算法實現(xiàn)對智能車的舵機轉(zhuǎn)角和電機轉(zhuǎn)速的控制。此外，系統(tǒng)還完成了對加長轉(zhuǎn)臂舵機的控制，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)向伺服電機與車速的配合控制。實驗結(jié)果表明，該智能車系統(tǒng)響應快，動態(tài)性能良好，整體控制性能良好。