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在剛剛結(jié)束的首屆“飛思卡爾”杯全國(guó)大學(xué)生智能車邀請(qǐng)賽中，代表清華大學(xué)參賽的清華1 隊(duì)（自動(dòng)化系）、2 隊(duì)（汽車系）創(chuàng)造了輝煌的成績(jī)，分別取得了決賽第三和第一的好成績(jī)。其中獲得第一的清華2 隊(duì)基于LabVIEW，為本次大賽開(kāi)發(fā)的Plastid 仿真系統(tǒng)得到了各大參賽隊(duì)的廣泛使用，反應(yīng)良好。 第二屆邀請(qǐng)賽的專用賽車將用較大的新車，采用Motorola 的S12系列芯片，但一般的開(kāi)發(fā)模式存在效率不高，成本高以及開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)等缺陷，因此決定采用快速原型的開(kāi)發(fā)方法，以一輛樣車為載體，將智能車原有的控制核心替換為NI 公司的CompactRIO，并通過(guò)各種IO模塊進(jìn)行光電傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器的采集以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)、舵機(jī)的控制。從而可以方便地將算法下載到CRIO 中進(jìn)行原機(jī)試驗(yàn)，取得最優(yōu)結(jié)果后再移植到S12 芯片中。 快速原型智能車系統(tǒng)如圖1 所示： 
將CompactRIO安裝在智能車底盤(pán)上，并連上一個(gè)15V的電池組。CompactRIO的4 個(gè)IO模塊負(fù)責(zé)采集智能車傳感器信號(hào)以及控制電機(jī)、舵機(jī)等執(zhí)行器。此外，還配有控制開(kāi)關(guān)單元來(lái)進(jìn)行手動(dòng)控制，數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示賽車信息，并可在試驗(yàn)結(jié)束后將所需要的數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳到上位機(jī)中，從而進(jìn)行分析和保存。 CompactRIO 的總體硬件構(gòu)成如圖2 所示：
其中，CompactRIO中的FPGA部分用LabVIEW FPGA開(kāi)發(fā)完成，主要實(shí)現(xiàn)基本的I O功能，如PWM、轉(zhuǎn)速采集等。在CompactRIO中的實(shí)時(shí)控制器中則實(shí)現(xiàn)智能車的控制算法以及對(duì)外通訊等功能。目前，已經(jīng)利用一臺(tái) CompactRIO成功地進(jìn)行了該項(xiàng)目的可行性分析，已經(jīng)順利調(diào)試成功利用CompactRIO來(lái)控制智能車驅(qū)動(dòng)電機(jī)、舵機(jī)以及轉(zhuǎn)速傳感器及光電傳感器的采集，并實(shí)現(xiàn)了用游戲手柄來(lái)在線控制智能車啟動(dòng)，轉(zhuǎn)彎等功能。 基于此快速原型平臺(tái)，已經(jīng)針對(duì)智能車做了下述試驗(yàn)： 可行性分析試驗(yàn)：通過(guò)一臺(tái)現(xiàn)有的CRIO，編寫(xiě)程序?qū)χ悄苘囘M(jìn)行各方面的控制和采集，從而確定項(xiàng)目的可行性。 智能車硬件布置：在智能車上安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)、舵機(jī)、光電傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器以及相關(guān)的電路。 聯(lián)機(jī)調(diào)試：將cRIO安裝在智能車上，進(jìn)行轉(zhuǎn)速PID 調(diào)節(jié)等基礎(chǔ)試驗(yàn)，并做到賽車可以在賽道上成功跑完一圈。 控制算法優(yōu)化：采用LabVIEW 優(yōu)化控制算法，提高賽車的成績(jī)。
作者： 清華大學(xué) 李紅志 來(lái)源：NI公司 |
