1、智能小車實踐模塊9:40:31申沖2016.5.5智能小車實踐模塊概述 目的：1、了解智能小車工作原理；2、鍛煉電路板設計、焊接、編程能力；3、掌握數據采集與傳輸、以及基于MATLAB的濾波器設計；4、了解智能小車PID控制原理。 任務分解：1、智能小車驅動板電路設計、電路焊接與編程調試（5月6日-23日） 電路設計：5月6日-9日，5月10日集中輔導時提交設計報告 電路焊接：5月10日-13日，完成電路板焊接，5月13日驗收 編程：5月14日-17日，完成程序編寫，5月17日驗收 調試：5月18日-22日，完成小車調試，5月22日驗收 提交第一階段實驗報告：5月23日2、智能小車車載傳感器數

2、據采集與處理 MPU6050數據采集與傳輸：5月24日-25日 基于MATLAB的濾波器設計：5月26日-29日 提交一篇小論文或實驗報告：5月30日3、智能小車速度與運行軌跡控制實驗 基于MPU6050的智能小車控制：5月31日-6月3日 基于MPU6050的智能小車轉向控制：6月4日-6月6日 集中驗收：6月7日內容1、智能小車關鍵技術介紹、智能小車關鍵技術介紹2、MPU6050及信號處理技術3、智能小車的控制如何讓小車奔馳在跑道上框架式思維軟件硬件程序書寫格式函數調用層次、參數傳遞大量數據獲取與處理中斷優先級、控制系統時間常數一、框架式思維電源電路傳感器驅動電路上位機通信MCU控制核心g

3、_fGyroscopeAngleVelocity9:40:31基本控制算法框圖9:40:31基本硬件參考方案9:40:31如何讓小車奔馳在跑道上二、軟件控制器件操作普通I/OAD采集PWM輸出UART無線串口通信IIC、SPI 傳感器通信控制系統邏輯中斷優先級、控制周期設置硬件訪問層(數據采集與控制執行)業務邏輯層相耦合控制系統之間控制量的耦合控制算法的運算9:40:32程序流程圖9:40:32基本硬件框圖9:40:32速度、姿態檢測傳感器光電編碼器MCU AB正交解碼,速度解算慣性測量單元卡爾曼角度融合、簡易四元數運算傾角、姿態解算 輔助導航9:40:32電源、驅動電路電源管理：驅動電路：電

4、池電壓7.2伏6伏,舵機驅動5伏,芯片供電3.3伏,傳感器供電LDO為主流能源效率?相當于汽車排量9:40:32內容1、智能小車關鍵技術介紹2、MPU6050及信號處理技術及信號處理技術3、智能小車的控制MPU6050以數字輸出6軸或9軸的旋轉矩陣、四元數(quaternion)、歐拉角格式(Euler Angle forma)的融合演算數據。 具有131 LSBs/sec 敏感度與全格感測范圍為250、500、1000與2000/sec 的3軸角速度感測器(陀螺儀)。 可程式控制，且程式控制范圍為2g、4g、8g和16g的3軸加速器。 移除加速器與陀螺儀軸間敏感度，降低設定給予的影響與感測器

5、的飄移。 VDD供電電壓為2.5V5%、3.0V5%、3.3V5%；VDDIO為1.8V 5% 陀螺儀運作電流：5mA，陀螺儀待命電流：5µA；加速器運作電流：350µA，加速器省電模式電流： 20µA10Hz 高達400kHz快速模式的I2C，或最高至20MHz的SPI串行主機接口(serial host interface) 內建頻率產生器在所有溫度范圍(full temperature range)僅有1%頻率變化。信號處理技術 信號噪聲 信號去噪方法 低通濾波器。巴特沃斯、切比雪夫、FIR等。 多尺度分析方法。小波、EMD、L

6、MD等。 其他?？柭?、維納濾波、時頻峰值濾波等。內容1、智能小車關鍵技術介紹2、MPU6050及信號處理技術3、智能小車的控制、智能小車的控制PID控制算法PID 控制是工程實際中應用最為廣泛的調節器控制規律。問世至今 70 多年來，它以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業控制的主要技術之一。是競賽中控制部分的核心與根基。比例積分微分被控對象)(tr)(te)(t)(2t)(tu)(ty)()(1)()(0dttdeTdtteTteKtudtip)1()()()()(0kekeKjeKkeKkudkjip控制器理想方程：計算機計算離散化：9:40:32模糊控制算法隨著智能車競賽的發展，競賽對車模速度、穩定性、靈活性有了更高的要求。單純的PID算法很難滿足更高的標準。基于模糊控制、單神經元控制改進型的PID算法得以應用。輸入輸入e輸出輸出u模糊推理模糊推理規則庫規則庫R PID控制器控制器 PWM輸出輸出執行系執行系統統編碼器編碼器攝像頭攝像頭MCU運算運算期望值期望值eu模糊值模糊值精確值精確值向量err,derr模糊化模糊化去模糊化去模糊化模糊模糊PID控制器算法結構控制器算法結構 使用自然語言的思維控制難以用數使用自然語言的思維控制難以用數學模型及狀態方程描述的系統學模型及狀態方程描述的系統隸屬度函隸屬度函數數亦可用于不同控制量的