智能小車模塊

智能小車實踐模塊中北大學儀器與電子學院14:58:32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。中北大學儀器與電子學院智能小車實踐模塊任務分解：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日中北大學儀器與電子學院智能小車實踐模塊2、智能小車車載傳感器數據采集與處理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日中北大學儀器與電子學院智能小車實踐模塊內容1、智能小車關鍵技術介紹2、MPU6050及信號處理技術3、智能小車的控制中北大學儀器與電子學院智能小車實踐模塊點擊添加文本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_fGyroscopeAngleVelocity14:58:32中北大學儀器與電子學院智能小車實踐模塊基本控制算法框圖14:58:32中北大學儀器與電子學院智能小車實踐模塊基本硬件參考方案14:58:32中北大學儀器與電子學院智能小車實踐模塊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14:58:32中北大學儀器與電子學院智能小車實踐模塊程序流程圖14:58:32中北大學儀器與電子學院智能小車實踐模塊基本硬件框圖14:58:32中北大學儀器與電子學院智能小車實踐模塊點擊添加文本速度、姿態檢測傳感器光電編碼器MCUAB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14:58:32中北大學儀器與電子學院智能小車實踐模塊點擊添加文本電源、驅動電路電源管理：驅動電路：電池電壓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14:58:32中北大學儀器與電子學院智能小車實踐模塊內容1、智能小車關鍵技術介紹2、MPU6050及信號處理技術3、智能小車的控制中北大學儀器與電子學院智能小車實踐模塊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(EulerAngleforma)的融合演算數據。具有131LSBs/°/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的飄移。

VDD供電電壓為2.5V±5%、3.0V±5%、3.3V±5%；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：20µA@10Hz高達400kHz快速模式的I2C，或最高至20MHz的SPI串行主機接口(serialhostinterface)內建頻率產生器在所有溫度范圍(fulltemperaturerange)僅有±1%頻率變化。中北大學儀器與電子學院智能小車實踐模塊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、LMD等。

其他。卡爾曼、維納濾波、時頻峰值濾波等。中北大學儀器與電子學院智能小車實踐模塊內容1、智能小車關鍵技術介紹2、MPU6050及信號處理技術3、智能小車的控制中北大學儀器與電子學院智能小車實踐模塊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控制器理想方程：計算機計算離散化：14:58:32中北大學儀器與電子學院智能小車實踐模塊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e輸出u模糊推理規則庫RPID控制器PWM輸出執行系統編碼器攝像頭MCU運算期望值＋－eu模糊值模糊值精確值精確值向量[err,derr]模糊化去模糊化模糊PID控制器算法結構

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隸屬度函數亦可用