飞思卡尔智能车舵机和测速的控制设计与实现

飞思卡尔智能车舵机和测速的控制设计与实现

飞思卡尔智能车舵机和测速的控制设计与实现

 “飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛以快速跑完规定赛道为目标。尽可能提高车
模速度，跑出好成绩，是整个车模设计的关键。为了进一步提高车模速度，作者曾在车
模调试阶段尝试算法、程序控制等多种方法都无明显效果，经多次分析发现，舵机的优
化及其控制尤为重要，特别合适舵机转向和速度检测反馈控制。经过不断改进、调试和
优化，该设计方案能够使智能车行驶速度和稳定性都得到显著提高。

　　1 车模系统

　　飞思卡尔智能车系统主要由一系列的机械零部件和控制软件组成，主要包括由大赛
组委会统一提供标准的车模底盘、轮胎、舵机、驱动电机、PC9S12控制板和电源等，另
外，系统中的道路检测装置和测速装置需自行设计安装。图l为车模系统框图。
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　　要赛出好的成绩，智能车除应具有可靠的道路检测装置外，舵机的灵活转向控制则
依赖于机械系统中各个零部件间协调运行。为提高智能车的整体协调性能，一定要把握
好“车身简捷、底盘低稳、转向灵活、协调匹配”的设计与安装原则。

　　2 舵机

　　舵机是操控车模行驶的方向盘。舵机的输出转角通过连杆传动控制前轮转向，其转
角精度直接影响到智能车模能否准确按赛道路线行驶，此外，还可考虑采用舵机进行机
械闸制动以及多个舵机群控等方法。但飞思卡尔智能汽车大赛规则要求车模中的舵机不
能超过3个。

　　2．1 舵机工作原理

　　舵机在6 V电压下正常工作，而大赛组委会统一提供的标准电源输出电压为7．2
V，则需一个外围电压转换电路将电源电压转换为舵机的工作电压6
V。图2为舵机供电电路。
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　　舵机由舵盘、位置反馈电位计、减速齿轮组、直流动电机和控制电路组成，内部位
置反馈减速齿轮组由直流电动机驱动，其输出轴带动一个具有线性比例特性的位置反馈
电位器作为位置检测。当电位