智能车的设计

4 驱动部分
4．1 电机电感生产厂家驱动器选择
根据电机学和电力拖动理论，电机驱动器要有足够的电流输出能力来保证驱动力的充足。综合考虑，电机驱动器采用一体化的专用功率驱动集成电路进行设计分离元件(场效应管)构成的驱动器。
根据电机学，直流电动机转速，n的表达式为：

式中：U为电枢端电压；I为电枢电流；R为电枢电路中电阻；φ为每级磁通量；K为电动机结构参数。
由式(1)可知，直流电动机的转速控制方法可以分为两大类：对励磁磁通进行控制的励磁控制法和对电枢电压进行控制的电枢控制法。现在大多数应用场合都使用电枢电压控制法，本设计采用的是在保证励磁恒定不变的情况下，采用PWM来实现直流电动机的调速方法。
电动机的电枢绕组两端的电压平均值U。为：

式中：占空比D表示在一个周期T里开关导通的时间与周期的比值，D的变化范围为0≤D≤1。由式(2)可知，当电源电压Us不变的情况下，电枢两端电压的平均值Uo取决于占空比D的大小，改变D值也就改变了电枢两端电压的平均值，从而达到控制电动机转速的目的，即实现PWM调制。
为了便于取材和设计方便，此次设计选择了飞思卡尔半导体公司的PC33886。PC33886在PWM调速模式驱动下可以接受20 kHz的工作频率；具有过热、过流、短路保护，并且通过一条反馈线将器件的工作状态反馈给单片机。
4电感器生产厂家．2 舵机控制
舵机控制程序流程图如图4所示。


车模在行驶过程中不断采样路况信息，并通过分析车模与赛道相对位置判断车模所处路况，计算转弯半径。所有舵机标准PWM周期为20 ms，转动角度最大为90°，当给舵机输入脉宽为0．5 ms，即占空比为O．5／20=2．5％的调制波时，舵机右转90°。可以推导出转动角度与脉宽的关系计算公式为：
t=1．5±θ／90
式中：t为正脉冲宽度，单位：ms；θ为转动角度；当左转时取加法计算，右转时取减法计算。
在具体操作中PWM调制波的周期可以设置在20 ms左右一定范围内均可以使舵机正常转动，经反复测试最终把输出PWM调制波周期设为13 ms。
运行电机的转速以及舵机的转角，在软件上都是通过对PWM波占空比进行设置来相应控制的。

5 电源模块
电机驱动系统要求大功率的电源供应：低内阻、大电流、对电源的纹波不敏感；单片机和图像采集系统对电源质量要模压电感器求较高：低内阻、波纹小、自身功耗不大，但要严防电动机在工作时产生的干扰。供电系统框图如图5所示。


由于摄像头需要一个9～12 V的电压才能正常工作，而充电电池的电压只有6～7．2 V。所以DC-DC升压电路便成为必须。
DC-DC电压变换采用MC34063A集成电路，该器件内部集成了温度补偿器、比较器、动态电流带限占空比可控的振荡器和一个高电流输出驱动器。输出电压直接由两个外接的误差为2％的电阻控制。该电路可以方便地应用于升压和降压两种场合，电路原理图如图6所示。



6 软件设计
软件大电流电感结构图如图7所示。


整个小车自动识别控制过程都是通过主控单片机芯片上的程序控制来完成整个智能控制过程。小车开启后将自动沿着有一定宽度的黑插件电感器线轨道行驶，行驶中将连续检测到的黑线位置信息反馈给主控芯片，通过主控芯片处理后将执行结果反馈给控制器，进而控制小车前行方向，并通过软件检测小车速度及按键的更改信息最终将结果通过LCD显示屏显示。

7 结语
智能车设计涉及控制、模式识别、传感器技术、汽车电子、电气、计算机、机械等专业领域。整个设计没有采用过于复杂的检测方法或控制算法，而是采用了摄像头图像处一体成型电感器理技术和经典PID控制算法，这样不但能保证系统的可靠性、稳定性与快速性，而且节省了成本与工作量。在控制算法上，PID控制保证了系统的快速和稳定；在检测方法上，摄像头连续检测的设计，保证了高速直线行驶的无抖动，以及光电管测速方法的应用，保证了测速系统的简单可靠。 工字电感器平面变压器厂家 | 平面电感厂家

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