基于激光传感器的自主寻径智能车设计

　　舵机控制策略采用基于模型车中心线与路径中轴线偏差de的开环比例控制，原理如图4所示。假设前瞻距离为H，A点踩到路径，de为路径横向偏差，则车轮转角θ应为： 

　　在车轮转向传动系统中，车轮转角θ与舵机转角成线性关系，因此PWM占空比目标值可采用下式获得。
　　PWM=Kp×θ+PWM0
　　式中：PWM为XS128输出的PWM信号占空比目标值；PWM0为舵机正位时占空比值；Kp为比例控制系数。 

　　5 电机驱动模块及控制策略 

　　车速的控制是智能车稳定运行的关键因素，智能车采用RS380-ST型直流驱动电机，对电机转速控制选用英飞凌公司的BTS7960B驱动芯片，通过改变输入芯片的PWM波的占空比控制驱动芯片对电机的供电电压，进而控制电机的转速。在设计过程中采用两片BTS7960B并联驱动，减小导通电阻，分流，减小芯片的发热，提高驱动能力，驱动电路如图5所示。 

　　反馈控制是基于偏差的控制，PID控制是将偏差的比例、积分、微分通过线性组合构成控制量。偏差一旦形成，比例环节立即产生控制作用以减小偏差；积分环节主要用来消除静差，提高系统的无差度；微分环节能反应偏差的变化趋势，并能在偏差值变得太大之前，引入一个有效早期信号，加快系统的动作速度一减少调节时间。
智能车系统根据激光传感阵列检测的赛道信息由速度判决器输出速度期望值，然后由期望值和速度反馈值(编码器检测获得)运算得到速度偏差，作为控制器的输入量，构建增量式PID控制器对小车的速度进行闭环控制，调速系统构成如图6所示，速度判决器根据舵机控制量的大小调整速度期望值，直道上提高期望值，转弯时适当减小期望值，避免冲出赛道，保证智能车运行的稳定性。

　　6 结语 

　　设计的自主寻径智能模型车系统以MC9S12XS128为核心控制器，电源分别对各个模块单独供电，避免了各模块供电系统的干扰；路径识别模块采用激光传感阵列检测赛道信息，得到智能车与路径的横向偏差de，通过比例控制算法控制舵机转向；驱动电机采用两片BTS7960B并联驱动，提高了驱动能力，并对直流驱动电机进行增量式PID闭环调节控制，实现了智能模型车快速稳定地自主寻径行驶。