智能小车模块概述.ppt

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1、智能小车实践模块中北大学仪器与电子学院中北大学仪器与电子学院申冲2022/11/30智能小车实践模块概述目的：1、了解智能小车工作原理；2、锻炼电路板设计、焊接、编程能力；3、掌握数据采集与传输、以及基于MATLAB的滤波器设计；4、了解智能小车PID控制原理。中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块任务分解：1、智能小车驱动板电路设计、电路焊接与编程调试（5月6日-23日）电路设计：5月6日-9日，5月10日集中辅导时提交设计报告 电路焊接：5月10日-13日，完成电路板焊接，5月13日验收 编程：5月14日-17日，完成程序编写，5月17日验收 调试：5

2、月18日-22日，完成小车调试，5月22日验收 提交第一阶段实验报告：5月23日中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块2、智能小车车载传感器数据采集与处理 MPU6050数据采集与传输：5月24日-25日 基于MATLAB的滤波器设计：5月26日-29日 提交一篇小论文或实验报告：5月30日3、智能小车速度与运行轨迹控制实验 基于MPU6050的智能小车控制：5月31日-6月3日 基于MPU6050的智能小车转向控制：6月4日-6月6日 集中验收：6月7日中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块内容1、智能小、智能小车关

3、关键技技术介介绍2、MPU6050及信号处理技术3、智能小车的控制中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块如何让小车奔驰在跑道上框架式思维软件硬件程序书写格式函数调用层次、参数传递大量数据获取与处理中断优先级、控制系统时间常数一、框架式思维电源电路传感器驱动电路上位机通信MCU控制核心g_fGyroscopeAngleVelocity中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块2022/11/30基本控制算法框图中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块2022/11/30基本硬件参考方案中北

4、大学仪器与电子学院智能小车实践模块中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块2022/11/30如何让小车奔驰在跑道上二、软件控制器件操作普通I/OAD采集PWM输出UART无线串口通信IIC、SPI 传感器通信控制系统逻辑中断优先级、控制周期设置硬件访问层(数据采集与控制执行)业务逻辑层相耦合控制系统之间控制量的耦合控制算法的运算中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块2022/11/30程序流程图中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块2022/11/30基本硬件框图中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块中北大学仪器与电子

5、学院智能小车实践模块2022/11/30速度、姿态检测传感器光电编码器MCU AB正交解码,速度解算惯性测量单元卡尔曼角度融合、简易四元数运算倾角、姿态解算 辅助导航中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块2022/11/30电源、驱动电路电源管理：驱动电路：电池电压7.2伏6伏,舵机驱动5伏,芯片供电3.3伏,传感器供电LDO为主流能源效率?相当于汽车排量中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块2022/11/30内容1、智能小车关键技术介绍2、MPU6050及信号及信号处理技理技术3、智能小车的控制中北大学仪器与电子学

6、院智能小车实践模块中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块MPU6050以数字输出6轴或9轴的旋转矩阵、四元数(quaternion)、欧拉角格式(Euler Angle forma)的融合演算数据。具有131 LSBs/sec 敏感度与全格感测范围为250、500、1000与2000/sec 的3轴角速度感测器(陀螺仪)。可程式控制，且程式控制范围为2g、4g、8g和16g的3轴加速器。移除加速器与陀螺仪轴间敏感度，降低设定给予的影响与感测器的飘移。VDD供电电压为2.5V5%、3.0V5%、3.3V5%；VDDIO为1.8V 5%陀螺仪运作电流：5mA，陀螺仪待命电流：5µA；加

7、速器运作电流：350µA，加速器省电模式电流：20µA10Hz 高达400kHz快速模式的I2C，或最高至20MHz的SPI串行主机接口(serial host interface)内建频率产生器在所有温度范围(full temperature range)仅有1%频率变化。中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块信号处理技术信号噪声信号去噪方法 低通滤波器。巴特沃斯、切比雪夫、FIR等。多尺度分析方法。小波、EMD、LMD等。其他。卡尔曼、维纳滤波、时频峰值滤波等。中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块中北大学仪器与电子学院智能小车

8、实践模块内容1、智能小车关键技术介绍2、MPU6050及信号处理技术3、智能小、智能小车的控制的控制中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块PID控制算法PID 控制是工程实际中应用最为广泛的调节器控制规律。问世至今 70 多年来，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。是竞赛中控制部分的核心与根基。比例积分微分被控对象控制器理想方程：计算机计算离散化：中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块2022/11/30模糊控制算法随着智能车竞赛的发展，竞赛对车模速度、稳定性、灵活性有了更高的要求

9、。单纯的PID算法很难满足更高的标准。基于模糊控制、单神经元控制改进型的PID算法得以应用。输入入e输出出u模糊推理模糊推理规则库R PID控制器控制器 PWM输出出执行系行系统编码器器摄像像头MCU运算运算期望期望值eu模糊值模糊值精确值精确值向量err,derr模糊化模糊化去模糊化去模糊化模糊模糊PID控制器算法控制器算法结构构 使用自然使用自然语言的思言的思维控制控制难以用数以用数学模型及状学模型及状态方程描述的系方程描述的系统隶属度函隶属度函数数亦可用于不同控制量的相互耦合亦可用于不同控制量的相互耦合,例例如如转向与速度向与速度中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块2022/11/30Matlab模糊工具箱利用设计模糊控制文件建立Simulink模型,仿真后在ARM-Cortex环境下生成C语言嵌入式代码。中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块中北大学仪器与电子学院智能小车实践模块2022/11/30