本文主要介绍了基于Kinetis-K60单片机控制车模实现直立行驶的原理及应用。其控制核心为飞思卡尔32位单片机MK60FN1M0VLQ15,通过工字电感检测赛道上的电磁信号,将采集到的信号传送到单片机作为转向的依据,采用编码器来实时检测车模电机的转速,将采到的速度反馈到控制器,再通过单片机输出PWM信号来控制电机并改变车模的转向。此外,用IAR对程序进行编译下载,用Altium Designer绘制pcb电路板,最终实现对智能车的控制。 技术正逐步进入时下的生产、生活中。而智能车辆已成为控制领域新兴的热点之一，主要体现在智能控制、硬件电路、信号处理、传感技术等多个学科领域。本文将从智能车控制算法、硬件电路、原理应用等方面进行设计，进而实现对智能车的控制。1平衡控制1．1平衡原理该系统采用倒立摆控制原理，将车模简化成高为h，质量为m的质点，假设外界干扰引起的角加速度为c(s)，引起的车模加速度为r(s)，将车模受力分析可得到外力干扰角加速度c(s)与车模加速度r(s)之间的运动方程，如式(1)所示。而车模运动方程的示意解析则可见于图1。图1车模运动方程研究可得车模运动方程)在角度θ很小时，运动方程简化为:L模静止，即a(t)=0时本文由公司网站滚圆机网站 转摘采集转载中国知网整理!   http://www.dapengkuoguanji.com/ ，进一步可得如下公式:Ld2θ(t)dt2=gθ(t)+Lx(t)(3)综上，可以得到系统的传递函数但由于车模运动会引起很大的干扰，得出的倾角存在明显误差，为了减弱这种误差，设计中又引入另外一种传感器———L3G4200D陀螺仪，通过陀螺仪可以测得车模的倾斜角速度，将倾斜角速度积分可以得到车模的倾角。用重力加速度计和陀螺仪通过角度互补融合方式获取车模倾角和角速度，通过2个比例常数加权后，控制电机驱动电压，使得车模产生相应的加速度，维持车模的直立。2速度控制为了保证车模在行走过程中，一直保持直立状态，研究选择通过控制电机的转速来设计实现。与平衡控制原理类似本文由公司网站滚圆机网站 转摘采集转载中国知网整理!   http://www.dapengkuoguanji.com/ ，首先给出控制框图，如图2所示。图2车模倾角控制分析Fig能车的设计与研究-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港倒角机液压滚圆机滚弧机．中，车模在直立过程中可以简化为一个一阶过渡过程1TZs+1，分析系统的传递函数，可以得到一个极点－1TZ－k。若实现系统的稳定，需增大车模倾角的调整时间常数TZ，或减小反馈比例常数k，如果无限增大TZ则会导致系统一对共轭极点的实部趋于0，由此会引起震荡现象，为了消除车模的震荡，即需要引入微分控制－s，引入微分控制的同时，却会同步加大噪声对反馈信号的影响，此时就可以将该系统近似为一个积分环节。将原来的微分环节和这个积分环节合并，形成一个比例控制环节，这样则可以保证系统稳定运行。3方向控制通过直立、速度控制可以使车模保持直立状态行驶，但是为了保证车模沿特定轨道行驶，为此研究设计了方向控制。首先在预定赛道上铺设直径为0．1～1．0mm的漆包线，其中通有20kHz，100mA的交变电流。频率范围20±1kHz，电流范围100±20mA。研究继而采用了8*10mm10mH的工字电感作为传感器。其中，车模方向控制框图如图3所示。图3车模方向控制算法能车的设计与研究-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港倒角机液压滚圆机滚弧机本文由公司网站滚圆机网站 转摘采集转载中国知网整理!   http://www.dapengkuoguanji.com/