有创新之处硬件制作软件程序设计是否规范硬件运行结果是否正确答辩成绩设计报告是否规范组织表述是否准确清晰加权总分百分制成绩与等级制成绩对应关系如下分含以上优秀含之间良好含之间中等含之间及格分以下不及格。总成绩指导教师年月日增大比例系数可以增大上升空间，消除静态误差增强系统的稳定性，减小超调，减慢反应速度加快相应，但是容易引起震荡弯道减速控制行最小弯道最大速度舵机控制参数增大比例系数可以增大上升空间，消除静态误差增强系统的稳定性，减小超调，减慢反应速度加快相应，但是容易引起震荡弯道减速控制行最小弯道最大速度舵机控制参数增大比例系数可以增大上升空间，消除静态误差增强系统的稳定性，减小超调，减慢反应速度加快相应，但是容易引起震荡弯道减速控制行最小弯道最大速度舵机控制参数增大比例系数可以增大上升空间，消除静态误差增强系统的稳定性，减小超调，减慢反应速度加快相应，但是容易引起震荡弯道减速控制行最小弯道最大速度舵机控制参数匀速增大比例系数可以增大上升空间，消除静态误差增强系统的稳定性，减小超调，减慢反应速度加快相应，但是容易引起震荡匀速增大比例系数可以增大上升空间，消除静态误差增强系统的稳定性，减小超调，减慢反应速度加快相应，但是容易引起震荡匀速增大比例系数可以增大上升空间，消除静态误差增强系统的稳定性，减小超调，减慢反应速度加快相应，但是容易引起震荡匀速增大比例系数可以增大上升空间，消除静态误差增强系统的稳定性，减小超调，减慢反应速度加快相应，但是容易引起震荡分微分三个环节的不同组合计算出对广义被控对象的控制量。图是常规控制系统的原理框图。图其中虚线框内的部分是控制器，其输入为设定值与被调量实测值构成的控制偏差信号式其输出为该偏差信号的比例积分微分的线性组合，也即控制律式式中，为比例系数为积分时间常数为微分时间常数。根据被控对象动态特性和控制要求的不同，式中还可以只包含比例和积分的调节或者只包含比例微分的调节。控制策略的选择控制语言的形式有位置式增量式积分分离式抗积分饱和控制梯形积分控制变积分控制等最终我们根据控制目标实际情况和需求选择了抗积分饱和的控制。所谓的积分饱和现象是指系统存在个方向的偏差，控制的输出由于积分作用的不断累加而加大，从而导致执行机构达到极限位置，若控制器输出继续增大执行器开度不可能再增大，此时计算机输出控制超出了正常范围而进入饱和区。旦系统出现反向偏差，逐渐从饱和区退出。进入饱和区越深则退出饱和区时间越长。在这段时间里，执行机构仍然停留在极限位置而不随偏差反向而立即做出相应的改变，这时系统就像失控样。所以对积分饱和的消除是十分有必要的。防止积分饱和的思路就是判断上时刻的控制量是否已超出极限范围如果超出则只累计反方向的偏差不累加同方向的偏差从而避免长时间停留在饱和区。最小二乘法最小二乘法又称最小平方法是种数学优化技术。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据，并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小。最小二乘法还可用于曲线拟合。线性最下二乘法拟合公式式式求曲率策略对赛道信息的提取除了车身与赛道的斜率之外还有个很重要的信息，曲率这对小车速度的控制尤为重要。根据个三角形可以确定个外接圆的原理，我们图像信息上中下三点采用坐标法计算圆心坐标，然后求取其半径，即它的倒数就为曲率。提取中心线策略我们采用的是从中间向两边扫描的形式，其二值化图像及效果如图所示，其程序框图如图所示。图图路径优化策略在飞思卡尔比赛弯道中，有种特殊的弯道，小弯道小车在过这种弯道时如果还是用原来的策略和方法行进的话，小车的方向就会随弯道方向左右打角，这样不仅多走了路程而且小车在舵机打角的过程中还会减速，所以有必要对路径进行优化。目前的优化策略就是通过取图像中心点，差分然后进行累加求平均值，这样可以令远处和和近处在中心线两边的点的偏差相互抵消，这样可以起到定效果，但不怎么理想。图方向控制策略小车的转向时通过舵机来控制的，而舵机的打角可通过小车与赛道的偏差与斜率共同控制以偏差作为为控制量的偏差来控制二根据小车与赛道的斜率会把偏差放大的原理，我们可令控制中的值与斜率成二次函数的关系。如右图所示。图总体软件框架图图测速方案选择速度采集是闭环控制系统中必不可少的环节。为了使得车模能够平稳地沿着赛道运行，车速要与舵机配合，以保证车模在各种道路上性能稳定。所以要实时检测当前车模速度，并根据车模在赛道上所处的情况来调整速度。车速检测可用光电码盘编码器透射式光电检测和霍尔传感器检测等。在实际运用中我们对这几种方式进行了比较发现编码器的精确度更高，因此最后我们采用了编码器对电极进行测速。方案实施硬件制作与调试过程系统调试系统调试和实验室工程设计中个很重要的环节，在完成系统和软件设计后要进行系统的调试，以检查系统的完整性和有效性。系统调试分为软件调试和心心的陪我们的小车走上了飞思卡尔舞台的终点,此次飞思卡尔也让我明白了控制这条路很长，小就涉及到普通工厂的流水线工作，大的涉及到未来机器人的发展上面。飞思卡尔让我坚定了走控制这条路，我也希望我在控制这条路上越走越远。在暑假的这些比赛中我也了解到了其他高校大学生的专业水平，在自动化方面已经甩了我们很远了，在学校就是如此那么日后到了社会中必然会有很大的竞争力。自动化这个专业的前景非常好所以在社会上找工作的竞争力绝对是非常残酷的，只有脱颖而出才能为自己争取席之地。所以在控制这个方向我害的有很长的路要走同时我们也要感谢刘老师的悉心关怀，在他的带领下我们没有后顾之忧，在实习过程中遇到什么问题都能够在刘老师这里得到解决，刘老师是我们的良师益友，和我们非常的亲近。还要感谢的就是我们实验室的陈老师，在比赛过程中为我们提供了大力的资金支持，为我们解决些力所能及的小问题。在实验室相处年也是非常的尽心尽力，至此我希望实验室越来越好。参考文献卓晴，黄开胜，邵贝贝等学做智能车挑战飞思卡尔杯北京北京航空航天大学出版社，尹念东智能车辆的研究及前景上海汽车技术导向，余星毅，徐斌，余春贤，谭兴闻吉林大学爱德队技术报告,卓晴，王琎，王磊基于面阵的赛道参赛检测方法清华大学，谢文策线阵图像不失真采集算法及实现信息通信周亚罗，潘晓娣，曹秀爽等基于图像处理的轮廓提取方法应用唐山学院学报俞雪婷飞思卡尔智能车系统的设计与实现沈阳东北大学，潘丰厚基于飞思卡尔微控制器的智能车系统的研究与设计沈阳东北大学，卓晴智能汽车自动控制器方案设计清华大学自动化系，附件答辩问题回答记录表学号姓名马崟专业班级级自动化班老师所提问题智能车的制作对控制核心有什么要求控制算法是怎么样构成的，怎么优化制约小车速度的因素有哪些学生回答问题智能车尤其是摄像头组需要在短时间内处理大量的数据对处理器的要求比较高，如浮点运算能力存储器大小各种外设功能如定时器中断模块等都要比较强大。小车的控制算法是以算法为基础通过与实际相结合采用动态参数拟合的方式是小车在不同的路段达到最佳运行状态。制约小车的速度因素可以大体分为三大类是小车的机械结构，小车的机械结构决定它速度可以达到的上限。二是小车的程序算法。三是小车的硬件部分的驱动电路。附件程序算法这个数组的作用是为了存放不断返还回来的行，用于计算路形上次的,即上次的贯穿行拨码开关脉冲累加器硬件调试两部分。硬件调试首先是对硬件电路的电源部分，传感器部分以及驱动部分进行调试，电源部分的调试主要看其输出电压是否满足要求，摄像头的调试主要包括图像清晰度调节以及安装位置的调整。接着就是调试舵机的中心值左右最大极限以及转的方向是否正确，再接着就是检验电机的驱动，以及编码器的工作是否正常，我们所用的方法是给个恒定占空比，观察电机是否会转，如果转起来了再观察所捕捉到的脉冲数是否稳定，如只有很小的波动说明其工作在情况正常。最后对整体进行调试。各部分子电路调试结束后，对小车进行整体调试，令小车以较低的速度行驶，通过弯道时保证有合适的舵机转角。在舵机转角调试过程中得到的经验值的基础上进行修改。利用软件对参数进行修改，提高小车直流电机的转速和修改舵机转角。如此反复进行，直到得到较为合适的经验值。先让小车行驶稳定，在此基础上逐步提高小车速度。软件程序调试过程在软件设计中，根据之前的各模块的规划进行初始化设置，在编写程序前，要先对各个模块分别进行调试，并编写各部分的子程序。调试口时同过示波器观测产生的波形是否正常。也可通过示波器观测编码器产生的波形是否正常，有无丢失脉冲的现象也可由示波器观测到。然后就是观察采到的数据是否正常，黑线是否稳定，因为在之前我们的车子出现过采到数据都是整幅图像在上下漂移，根本无法使用，后来发现是电源出了问题，原始图像稳定是切算法的前提，所以必须保持图像的稳定，然后再看阀值是否合适以及黑线是否提取准确，通过在线观察所求出来的各各量是否合适。在每部分程序调试通过后，对所有子程序进行整合，编写出完整的主程序，在界面完成程序编译后，通过工具，将程序下载到微处理器中，然后进行小车的调试。结果与结论实验结果自去年月开始学校的智能车选拔，我们已经走过九个月的历程，路拼搏，起参加了校赛省赛，赛区赛，这路上我们历经风风雨雨，走到现在。小车已经能跑出平均速度为,最高速度能达到。小车实物图如图所示。图图结论该设计在满足竞赛组委会有关要求的前提下，对车模和硬件进行了进步的优化，本设计采用飞思卡尔公司提供的单片机作为控制模块，以摄像头作为传感器预知路况，以光电编码器作为速度传感器，实时采集速度信息，整个系统闭环控制，是小车能够稳定快速的运行。开始准备制作小车到现在有了大半年的时间，参赛车队由三名本科生和两位指导老师构成，小组三人分工协作在老师的指导下，从对小车的无所知到现在自己写程序调硬件。在这个半年中我们曾因为硬件毛病迷茫过，也曾为小车的顺利跑完全程而喜悦。我想说，飞思卡尔，想说爱你不容易，这个过程中感觉不像是在和其他的车竞争，而是和自己在竞争，因为我们不知外界的情况是如何，我们只有不断地超越自己现在的速度，不断地去突破，才能使自己走的更远。收获与致谢暑假在这种比赛中慢慢的接近了尾声，我的实验室的学习生涯也要结束了，其实在我看来这样的生活才像个大学生应该有的生活，因为毕竟兴趣所以行动。还记得去年暑假我第次进那种蓬勃的热情，当初，陈老师要我们写下自己年时间的规划，我兴致勃勃的写了满满的张纸，到现在我也不知道我完成了多少，但是所有的计划中我只能说飞思卡尔是我最用心的，也是花了最多的时间的,也承载了我这个工科男满满的梦想。在比赛中没有任性辜负了小车的感受，没有发挥出小车的极限，也真是大遗憾,不过这个过程对我这个学控制的工科男的收获还是蛮多的,就像有些车友说的，在青春最美好的时光里，陪