智能车竞赛技术报告：基于CMOS摄像头的赛道识别与PID控制

"这篇技术报告来自北京科技大学的参赛队伍，他们在第十届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛中提出了一个智能车系统设计方案。该系统利用MK60N512VMD100微控制器，通过摄像头进行赛道识别，并采用硬件二值化处理图像。同时，结合光电编码器和PID控制算法来调节电机转速，实现车速和方向的闭环控制。报告详细介绍了机械结构优化、电路设计和软件控制策略，包括赛道中心线提取、折点求取和PID控制算法的应用。" 在智能车控制软件设计方面，报告详细讨论了以下几个关键知识点： 1. **赛道中心线提取及优化处理**： - **原始图像特点**：分析了摄像头捕捉的赛道图像特性，可能是黑白对比明显，赛道线条清晰。 - **赛道边沿提取**：通过图像处理技术，如边缘检测算法（如Canny或Sobel），找到赛道的边界。 - **图像校正**：可能涉及到图像的畸变校正，确保直线在图像中保持直线。 - **推算中心**：基于赛道边沿信息计算赛道的中心线。 - **路径选择**：根据中心线确定车辆行驶的最佳路径，以保证稳定性和速度。 2. **折点求取原理**： - 折点是赛道方向发生显著变化的地方，对于智能车来说，这些点是决定转向的关键。 3. **PID控制算法**： - **位置式PID**：控制输出与误差积分直接相关，适用于连续控制系统的稳定。 - **增量式PID**：只关心当前误差和上一时刻误差的差值，计算简单，适合数字控制系统。 - **PID参数整定**：报告中提到了如何调整比例(P)、积分(I)和微分(D)系数，以达到最佳控制效果。 4. **转向舵机的PID控制**： - 通过PID算法精确控制舵机角度，以实现智能车的精确转向。 报告还涵盖了机械结构优化（如车体建模、前轮倾角、底盘高度等）和电路设计（包括电源管理、电机驱动、视频处理和传感器选择）。这些细节共同构成了一个完整的智能车控制系统，展示了参赛队伍在硬件和软件设计上的综合能力。