基于16位單片機MC9S12XS128的兩輪自平衡智能車的系統(tǒng)研究與開發(fā).pdf

1、汽車的普及是大勢所趨,汽車電控水平的高低及汽車電器智能化的程度被看作是衡量現(xiàn)代汽車水平的重要標志。隨著汽車電子技術(shù)和機器人智能技術(shù)的快速發(fā)展,對智能車輛的研究已經(jīng)成為自動控制領(lǐng)域內(nèi)的一個研究熱點。智能汽車是一種集環(huán)境感知,規(guī)劃決策,自動行駛等功能于一體的綜合高新科技系統(tǒng),它的應(yīng)用涉及到眾多學科,諸如自動控制、模式識別、計算機視覺、傳感器技術(shù)、車輛工程、電子與電氣、單片機等眾多學科。
　　教育部舉辦的“飛思卡爾”智能汽車大賽,是一項

2、綜合性很強的賽事,能夠充分調(diào)動大學生對智能汽車的興趣,培養(yǎng)大學生進行科學研究的能力,提高大學生的動手能力和科技創(chuàng)新能力。本文以第七屆“飛思卡爾”智能汽車大賽為研究背景,運用MC9S12XS128單片機,設(shè)計一種基于電磁導航的兩輪自平衡車系統(tǒng),并實現(xiàn)車模的直立行走,自主尋跡功能。系統(tǒng)采用飛思卡爾十六位微處理器MC9S12XS128作為核心控制單元,通過運用各種傳感器,設(shè)計穩(wěn)壓模塊、最小系統(tǒng)模塊、雙輪測速模塊、傾角測量模塊、電機驅(qū)動模塊和人

3、機交互模塊并編寫相應(yīng)程序以完成平衡控制,速度控制,轉(zhuǎn)向控制三大任務(wù)。文中通過對倒立擺進行動力學建模,類比得到車模的平衡條件。首先利用陀螺儀和加速度計獲得車模的傾角和角速度,并進行卡爾曼濾波,并對傾角進行PD控制(比例-微分控制)實現(xiàn)車模的直立。通過光電編碼器分別測得車模的線速度和轉(zhuǎn)向角速度,對速度進行PI控制(比例-積分控制)。將轉(zhuǎn)速控制信號與平衡控制信號疊加加載到后輪兩電機上,實現(xiàn)車模的靜止和直立行走。通過道路電磁中心線偏差檢測與電機