电磁组智能车：直立控制与速度方向设计详解

电磁组平衡智能车教程是第七届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛的官方参考设计，专注于直立PID控制、速度PI控制以及转向PD控制。该教程详细阐述了智能车模型的设计、理论基础、电路设计、机械结构、软件开发和调试过程。 **一、前言** 课程开始于前言部分，介绍了直立行走任务的分解，即车模如何通过直立控制、速度控制和方向控制来完成比赛任务。直立行走是整个智能车控制系统的核心，它涉及到车模姿态的稳定和精确移动。 **二、原理篇** 1. **直立行走任务分解**：将任务拆分为直立保持、速度控制和方向调整三个子任务，每个子任务都有其独立的控制策略。 2. **车模直立控制**：采用PID控制器，通过实时监测倾角和角速度，调整电机的驱动，保持车模直立。 3. **速度控制**：使用PI控制器，根据目标速度调整电机转速，确保行驶平稳。 4. **方向控制**：采用PD控制，结合倾角传感器和角速度传感器数据，快速响应方向指令，实现精准转向。 5. **控制算法总图**：展示了整个控制系统的逻辑架构，清晰地展示各模块之间的交互。 **三、电路设计篇** 1. **整体电路框图**：概述了智能车的电气系统布局，包括DSC（数字信号控制器）、单片机最小系统、传感器电路、电机驱动电路等。 2. **传感器与驱动**： - 倾角传感器用于检测车模倾斜角度。 - 速度传感器监测电机运转速度。 - 电磁线检测电路可能用于检测地面磁感应线，辅助定位。 - 角度计算电路处理加速度传感器和角速度传感器的数据。 3. **机械设计篇**：涉及简化改装的车模设计、传感器的安装位置以及使用注意事项，强调机械结构对控制系统的影响。 **四、软件开发篇** 1. **软件功能与框架**：阐述了软件的架构，如数据采集、处理、控制算法实现等。 2. **硬件资源配置**：明确DSC和单片机的硬件配置，以支持复杂算法的运行。 3. **算法实现**：详述了PID、PI和PD控制算法的具体编程实现方法。 **五、车模调试篇** 1. **调试参数**：提供了调试过程中所需的关键参数设置指导。 2. **调试条件**：明确了理想和实际环境下的调试要求，包括静态和动态测试。 3. **方案改进**：通过实际调试经验，分享了如何优化方案以提升车模整体性能。 **六、结束语** 教程总结了整个项目的研发历程，强调了团队合作和不断学习的重要性，并对未来的研究方向提出了建议。 附录中的图表涵盖了各种关键概念的可视化解释，例如车模工作模式、控制机制的模拟、传感器的工作原理、信号处理过程等，帮助读者深入理解设计思路和技术细节。 这是一份详尽的智能车控制系统教程，适合大学生和智能车爱好者进行学习和实践，有助于提高对电磁平衡智能车控制的理解和技能。