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专利号: 2019101140524
申请人: 南京师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于电磁传感器电动势中心值分区的智能小车循迹方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1,采用电磁传感器向单片机的AD接口输出电磁传感器的电动势;

步骤2,对电动势进行滤波处理,得到有效的电动势信号,根据有效的电动势信号,选取中心值;

步骤3,进行分区;

步骤4,获取分区的判断依据参数Spaceflag;

步骤5,对智能小车所处区域进行判定,并获取控制参数;

步骤6,将控制参数作为控制智能小车方向的PID控制器的输入,实现智能小车的循迹前进;

步骤1包括:采用三个电磁传感器,每个电磁传感器都是由一个电感和一个电容配对而成,三个电磁传感器采用左、中、右水平放置的摆放方式,分别记为左边电磁传感器、中间电磁传感器、右边电磁传感器,采集电磁传感器通过布置于道路中心线的一根导线所感应出的电动势,通过运算放大器与整流模块得到电压信号,给单片机的AD接口输出电磁传感器的电动势;

步骤2包括如下步骤:

步骤2‑1,将单片机AD口采集到左边电磁传感器、中间电磁传感器、右边电磁传感器传输来的各20个电动势,分别依次存入三个大小为20的一维数组AD_value1[20]、AD_value2[20]、AD_value3[20]中;

步骤2‑2,通过冒泡排序法分别对数组AD_value1[20]、AD_value2[20]、AD_value3[20]中的20个数据进行排序处理,并按照从大到小的顺序重新存入数组AD_value1[20]、AD_value2[20]、AD_value3[20]中;

步骤2‑3,对数组AD_value1[20]中的第九个数据AD_value1[9]和第十个数据AD_value1[10]两个数据计算算术平均值作为左边电磁传感器的有效参数,记为AD1;

步骤2‑4,对数组AD_value2[20]中的第九个数据AD_value2[9]和第十个数据AD_value2[10]两个数据计算算术平均值作为中间电磁传感器的有效参数,记为AD2,并以AD2的实时值作为中心值;

步骤2‑5,对数组AD_value3[20]中的第九个数据AD_value3[9]和第十个数据AD_value3[10]两个数据计算算术平均值作为右边电磁传感器的有效参数,记为AD3;

步骤3包括:将导线上方的空间分为两个区域:智能小车所在位置为轴心,以智能小车前进方向的导线为轴线,左右各包含20度的空间区域作为空间1区,以左右大于20度的空间作为空间2区;

步骤4包括:对步骤3构建的两个区域,以中间电磁传感器在两个区域的分界线上时的中心值AD2作为判断依据,采集n1次在空间1区、空间2区的分界线上的中心值AD2,并对采集的中心值取算术平均数作为分区的判断依据参数,记为Spaceflag;

步骤5包括如下步骤:

步骤5‑1,当中间电磁传感器位于导线正上方时,记录此时的中心值,记为AD_refernce;

步骤5‑2,计算AD_refernce与步骤2‑4得到的中心值AD2的差的绝对值,记为ABSError,计算ABSError与AD_refernce的比值,记为Ratio;

步骤5‑3,将中心值AD2与步骤4中计算得到的Spaceflag的值进行大小比较,当中心值AD2大于Spaceflag时判定为智能小车处于空间1区中,当中心值AD2小于Spaceflag时判断为智能小车处于空间2区中;

步骤5‑4,当智能小车处于空间2区中时,判断当前时刻左边电磁传感器的有效值AD1与右边电磁传感器的有效值AD3的数值大小,当AD1大于等于AD3时,将1存入一个变量LOR中;

当AD1小于AD3时,将‑1存入变量LOR中,将LOR*Ratio存入变量ERROR中;

步骤5‑5,当智能小车处于空间1区中时,计算左边电磁传感器的有效值AD1与右边电磁传感器的有效值AD3的差值,记为Reduce;计算左边电磁传感器的有效值AD1与右边电磁传感器的有效值AD3的和值,记为Plus;计算Reduce与Plus的比值,将Reduce与Plus的比值存入变量ERROR中。

2.根据权利 要求1所述的方法,其特征在于,步骤5‑4包括:当AD1与AD3的数值都很小时,即当AD1与AD3的数值都小于 时,代表三个电磁传感器都距离道路中心的导线很远,此时的AD1与AD3的大小关系不足以作为判断变量ERROR正负的依据,需要对决定变量ERROR正负的变量LOR保留上一次的数值处理,具体方法如下:将变量LOR的值存入变量LORLST中,即LORLST=LOR,当 且时,令LOR的值等于LORLST的值,即LOR=LORLST。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤6包括如下步骤:步骤6‑1,设定PID控制器的比例调节参数Kp为n2,微分调节参数Kd为n3,该PID控制器不引用积分控制;

步骤6‑2,将当前时刻的变量ERROR的值存入变量ERRORLST中;

步骤6‑3,将变量ERROR中的参数作为PID控制器的输入,输出Out满足如下公式:Out=Kp×ERROR+Kd×(ERROR‑ERRORLST)步骤6‑4,将Out的计算值作为PID控制器输出的控制量,输出给智能小车的舵机,让舵机做出与PID控制器输出的控制量相对应的打角,实现智能小车的循迹前进。