[C-无线充电电动小车] 寻迹小车作品分享

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一粒轻沙

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查看: 4799回复: 1 发表于 2018-12-14 16:36:34   只看该作者
全国大学生智能汽车竞赛从第五届开始在原有**组和光电组基础上增加了电磁组,以 100mA 的交变电流为赛道。电磁组的加入拓展了比赛的形式与趣味性,激发了同学们的 创造性。今年智能汽车竞赛组委会规定电磁组巡线方式不变,行走方式又由双轮自立行走改为四轮行驶。双车追逐与单车竞速赛道完全相同。智能车的构建涉及自动化、机械、计算机等多学科融合。本报告阐述了车模整体构建思路、传感器搭建、主板与驱动设计、以及软件算法设计。其中智能车微控制器采用 NXP 半导体公司的 32 位单片机 MK60DN512ZVLL10,微控制器与电
磁传感器共同构成智能车核心。小车通过采用基于电感的电磁感应现象获取赛道信息,通过智能 PID 控制策略和 PWM 控制技术对智能车的速度、转向以及双车的伴随、超车进行控制。
根据第十二届飞思卡尔智能车竞赛的比赛要求,电磁双车追逐组采用 B
车模。B 车模采用 540 电机,该电机扭力大,转速快,因此响应时间短,使得车
的整体机动性增强。
540 电机最大功率可达 61.75W。
空载电流 1.72A
堵转电流最大可达 9.71A
空转转速(No load speed):23400RPM±10%
负载转速( load speed):19900RPM±10%
规则要求使用 SD5 的舵机。在国内来说,SD5 属于高端系列舵机,打角迅
速,力矩大,无噪声。
其相关参数如下:
正常工作电流:200mA
堵转电流:800mA
PWM 频率:50~300Hz
速度(load 负载):0.16~0.14sec/60°
扭力:5Kg/cm
尺寸:40.5x20.5x38(mm)
重量:44g
应赛事组要求,我们采用的由恩智浦公司开发的 32 位处理器--K60,该处理器属于 Cortex-M4 的核。“RM Cortex™-M4 处理器是由 ARM 专门开发的最新嵌入式处理器,用以满足需要有效且易于使用的控制和信号处理功能混合的数字信号控制市场。高效的信号处理功能与 Cortex-M 处理器系列的低功耗、低成本和
易于使用的优点的组合,旨在满足专门面向电动机控制、汽车、电源管理、嵌入式音频和工业自动化市场的新兴类别的灵活解决方案。”-------从这段 ARM 公司对这款内核的定位就能发现 Cortex-M4 内核最大的一个特点:数字信号处理功能(在以后的文章中进行简单简绍)。下面就通图 1.1M4 内核对 M4 内核进行一个
大概的了解,以帮助我们以后的学习有个感性的认识。

从上图我们对 M4 的内核硬件及软件组织结构就会有个大致的认识。从图中
也可以明确看到 DSP 功能的存在。
该处理器具有的特点:
ISA 支持:
单周期 16, 32 位 MAC
双周期 16 为 MAC
DSP 扩展:16 位 SIMD 运算
硬件除法(2 至 12 个周期)
浮点单元:单精度浮点单元
符合 IEEE 754
中断:不可屏蔽的中断(NMI)+240 个物理中断
中断优先级:8 至 256 个优先级
调试:可选 JTAG 和串行线调试端口,最多 8 个断点和 4 个检测点
传感器:考虑到电流的大小,方向和频率,依据经可靠、稳定、经济的要求,我们选择 10mH 的电感,然后进行滤波、放大、检波。
根据公式:LC f  2 / 1       
根据并联谐振电路的频率,带入频率,可得电容大小 C=6.8nF.但由于从TB上购得的工字电感值并不是标准的10mH.,校正电感实际值也并
不是 6.8nF.为此,我们从买得的一批物料中调出了最佳电容-电感对。这样采集的赛道
信号值非常的完美,左右电感返回信号值几近相等。后来实验证明该传感器制作是合理的:
1) 电感、电容的参数误差使得实际的谐振频率大概在 20KHZ 左右;
2) 由于比赛时信号频率有一定误差,所以我们的传感器的随机误差能增强车子的稳定性能;后来我们专门制作了传感器筛选支架。将传感器依次固定于相同点,将长直
信号导线铺设于水平可滑动的导轨下方正中央。测试时用示波器观察各个传感器在导轨滑动过程中感应电压的幅值大小、左右对称性和谐振频率是否是在 20KHZ
左右等性能。通过严格筛选,保证了传感器的一致性,为后来的信号采集奠定良好的匹配性、对称性基础。在传感器布局上我们结合前辈的经验,我们采用两排电感,前辈们只用一排
电感,采用八字的形式排放,对于普通的赛道元素,一排电感足矣,但对于新加的环岛元素,简单的**电感已经显得捉襟见肘了。小车往往进入环岛时,会盲
打舵。为了解决此问题,我们增加了一排竖直电感,放在第一排,如图 1.2 传感器布局,这样就可以增强前瞻性,提前检测到环岛元素,以做好提前预防机制
(减速,朝指定方向打舵),当进入环岛后,重新采集环岛内的电感值偏差(环岛内电磁线采用并联布局,相应的电流值减半。)如图 1.3 环岛元素 采用相应
的处理机制。在素对决策上,也要采取措施。否则,极易冲出赛道。(环岛内采取低速过环)


https://v.youku.com/v_show/id_XMzk2NDAzMzkwOA==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1
https://v.youku.com/v_show/id_XMzk2NDA5Nzc0MA==.html?spm=a2h0j.11185381.listitem_page1.5~A东北赛区比赛:

车的照片也上传出来

共享一下我们当初做比赛时的一些设计资料和参考文档
技术报告 (1).pdf (2.78 MB, 下载次数: 27)

QQ截图20181214163041.png (7.19 KB, 下载次数: 200)

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沙发
发表于 2018-12-14 17:24:41   只看该作者

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