智能车电磁检测及控制算法的研究

图4所示为本设计中电磁传感器的布局。每两个轴线相互垂直的电感作为一组传感器，水平放置。

设每组传感器中，前端电感输出的感应电动势为Ey，后端电感输出的感应电动势为Ex，则：
1)对于1号位的两个电感，计算，可求得电感所处磁场的导线方向，即车体相对于导线的偏移角度α；
2)2，3号位的电感同车体中心线成45°夹角，用来确定α值的正负，即导线所处的象限。当2号位检测到的磁场强度明显大于3号位时，以2号位前后两个电感的电动势之比作为方向的参考：当时，α为负(导线处于第二，四象限)，时，α为正(导线处于第一，三象限)；3号位的判别方法与之相反。
3)计算1号位前后两个电感感应电动势平方和之根，再乘以比例系数λ，得到，即为车体偏离导线的距离。
4)4，5号位的电感用来辅助判断d值的正负(左为负，右为正)，方法同导线方向的判别类似。
由于实际赛道中磁导线的电流在50～100 mA之间，因此每次上电智能车都要有一个15 s的自学习的过程：将车体贴近赛道做左右摆动(不超出赛道范围)，检测出不同的车体姿态下电感感应电动势的极值，并由此确定值。实验测得传感器模块距离的检测精度为1．5 cm，角度的检测误差在±5°范围内，前瞻距离可达到25 cm。实验的结果表明，这样的传感器布局对于导线的检测是比较准确的，而且它可以预测出导线的方向趋势，便于前瞻性控制算法的设计。

2 整体控制系统的设计
智能车的控制结构是以微处理器为核心。电机控制量、电机转速和速度检测构成一个闭环，该闭环的输入为路径检测后微处理器给定的速度值，输出控制后轮驱动；舵机控制量构成一个控制系统通道，其输入为徽处理器给定的转角值，输出控制前轮转向：最后以运动轨迹作为路径检测反馈控制器的输入，其与导线比较确定车体姿态从而构成一个大的闭环控制系统。智能车的控制系统框图如图5所示。

3 转向控制算法的设计
对舵机的控制，要保证在任何情况下，总能给舵机一个合适的偏移量，保证小车能始终连贯地沿导引线行驶，防止出现大的抖动。
舵机转向是一个双输入单输出的控制器：输入量为偏移角度α及偏离距离d，输出量为舵机的给定值。通过实验得出，系统可以依靠单个输入量来完成控制的舵机，譬如以偏移角度α作为输入，不考虑偏离距离d的作用。这种情况下系统虽然能够运行，但是控制的精度及响应速度较低。同样，在仅依靠偏离距离d的时候，系统的稳定性较差，会出现比较明显的抖动。因此，需要综合分析这两个输入量之间的耦合关系，实现更为精确的控制。