智能汽車(chē)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
出處:電子發(fā)燒友 發(fā)布于:2014-12-27 16:30:17 | 2436 次閱讀
智能車(chē)又稱(chēng)為無(wú)人駕駛汽車(chē),屬于輪式移動(dòng)機(jī)器人的一種,是一個(gè)集環(huán)境感知、路徑規(guī)劃、自動(dòng)駕駛等多功能于一體的綜合系統(tǒng)。智能汽車(chē)技術(shù)將許多領(lǐng)域聯(lián)系在一起,如計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、圖像處理、模式識(shí)別和控制理論等。智能汽車(chē)與一般所說(shuō)的自動(dòng)駕駛有所不同,它更多指的是利用GPS 和智能公路技術(shù)實(shí)現(xiàn)的汽車(chē)自動(dòng)駕駛。這種汽車(chē)不需要人去駕駛,因?yàn)樗b有相當(dāng)于人的“眼睛”、“大腦”和“腳”的電視攝像機(jī)、電子計(jì)算機(jī)和自動(dòng)操縱系統(tǒng)之類(lèi)的裝置,這些置都裝有非常復(fù)雜的電腦程序,所以這種汽車(chē)能和人一樣會(huì)“思考”、“判斷”、“行走”,可以自動(dòng)啟動(dòng)、加速、剎車(chē),可以自動(dòng)繞過(guò)地面障礙物在復(fù)雜多變的情況下,能隨機(jī)應(yīng)變,自動(dòng)選擇方案,指揮汽車(chē)正常、順利地行駛。
電路系統(tǒng)是智能汽車(chē)硬件系統(tǒng)的,對(duì)于本硬件電路系統(tǒng)而言,穩(wěn)定性是需要優(yōu)先保證的性能指標(biāo),畢竟跑完全程才是取得成績(jī)的前提。在此基礎(chǔ)上,還應(yīng)當(dāng)綜合考慮智能汽車(chē)的動(dòng)力性、重心及電路板的緊湊性等其他指標(biāo)。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊
電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊為智能汽車(chē)的行駛提供動(dòng)力,它的性能直接影響到后輪電機(jī)的控制性能,包括加速、減速與制動(dòng)等性能。本文采用MOSFET 驅(qū)動(dòng)芯片加全橋驅(qū)動(dòng)方案,只需合理的選擇MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片和功率MOSFET 以保證性能即可。電路圖如圖6 所示。
舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊
舵機(jī)負(fù)責(zé)智能汽車(chē)的轉(zhuǎn)向,舵機(jī)模塊能否穩(wěn)定工作直接影響到智能汽車(chē)在賽道上高速行駛時(shí)的穩(wěn)定性以及轉(zhuǎn)向時(shí)的靈敏度和度。舵機(jī)工作原理為:舵盤(pán)角位由單片機(jī)發(fā)出的PWM 控制信號(hào)的脈寬決定,舵機(jī)內(nèi)部電路通過(guò)反饋控制調(diào)節(jié)舵盤(pán)角位。由于自身即為角度閉環(huán)控制,而且性能較好,故系統(tǒng)中就不必考慮外加舵機(jī)閉環(huán)。舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路如圖7 所示。舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊同樣屬于功率部分,用6N137 光耦進(jìn)行信號(hào)隔離。
智能車(chē)輛是一個(gè)涉及多領(lǐng)域的復(fù)雜的綜合系統(tǒng),要達(dá)到實(shí)用的目的,還要進(jìn)一步深入下研究去,還有許多工作要做。在硬件上還需要解決因攝像頭自身的差異或其因外部因素丟失數(shù)據(jù)導(dǎo)致影響智能車(chē)正常運(yùn)行的問(wèn)題,增強(qiáng)抗干擾能力;在軟件上,還需要進(jìn)一步優(yōu)化算法,控制系統(tǒng)是智能汽車(chē)的內(nèi)容,針對(duì)智能汽車(chē)的功能需求,對(duì)智能汽車(chē)控制系統(tǒng)關(guān)鍵模塊進(jìn)行了研究,設(shè)計(jì)的各模塊被應(yīng)用于“飛思卡爾”智能汽車(chē)中,文中各圖對(duì)智能汽車(chē)的研究具有啟發(fā)作用。
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