CN109557921A - 一种电磁感应巡线智能车的控制方法 - Google Patents

一种电磁感应巡线智能车的控制方法 Download PDF

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缪文南
朱俊杰
原智键
李柱明
陆兆基
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Abstract

一种电磁感应巡线智能车的控制方法，电磁感应巡线智能车的控制方法步骤如下：启动单片机初始化程序并读取处理器内flash中存储的参数数据，并对参数数据进行初始化；检测智能小车的充电状态，然后进入调试模式；在调试模式下，选择显示经过处理后的参数数据，调试完毕后将参数数据保存至处理器内的flash中，调试结束后，进入起跑模式；在起跑模式下，使用传感器采集数据并进行处理，根据处理结果判断智能小车所处的赛道类型和智能小车的状态，根据智能小车的状态判断是否处于环岛状态，若是则对智能小车进行环岛处理；根据环岛处理结果控制舵机打角进而控制智能小车。本发明提出一种电磁感应巡线智能车的控制方法，控制智能车在跑道上行驶的更快更稳定。

Description

一种电磁感应巡线智能车的控制方法
技术领域
本发明涉及智能车***领域，尤其涉及一种电磁感应巡线智能车的控制方法。
背景技术
随着计算机、微电子等技术的快速发展，智能化技术的开发越来越成熟，应用的范围也得到了极大的扩展。目前，在企业生产技术不断提高、对自动化技术要求不断加深的环境下，智能车以及在智能车的基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等***的关键设备。世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计，其中如何控制智能车在跑道上跑的更快更稳定一直是一个研究的重要课题。
发明内容
本发明的目的在于针对背景技术中的缺陷，提出一种电磁感应巡线智能车的控制方法，控制智能车在跑道上行驶的更快更稳定。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种电磁感应巡线智能车的控制方法，其特征在于电磁感应巡线智能车的控制方法步骤如下：
步骤A：使用无线线圈给智能小车充电，启动单片机初始化程序并读取处理器内flash中存储的参数数据，并对参数数据进行初始化；
步骤B：检测智能小车的充电状态，判断智能小车的电量是否满足预设的阈值，若不满足等待智能小车的电量充至预设的阈值，然后进入调试模式；
步骤C：在调试模式下，选择显示经过步骤A初始化后的参数数据，并调试更新智能小车的参数数据，调试完毕后将参数数据保存至处理器内的flash中，调试结束后，进入起跑模式；
步骤D：在起跑模式下，使用传感器采集数据并进行处理，根据处理结果判断智能小车所处的赛道类型和智能小车的状态，根据智能小车的状态判断是否处于环岛状态，若是则对智能小车进行环岛处理；
步骤E：根据环岛处理结果控制舵机打角进而控制智能小车。
优选的，在步骤D中，使用传感器采集数据并进行处理包括：传感器通过感知赛道交变磁场强度，并转化成电压量传递至处理器，处理器接收所传递的数据并进行保存，并对所接收的数据进行归一化处理；
包括使用公式一进行归一化处理：
公式一：Ya＝(Xa-Min)/(Max-Min)；
其中：Xa表示单片机读取到电感值的原始值；
Min表示电感的最小可能值；
Max表示电感的最大可能值；
Ya表示多个归一化处理后的电感数据值。
优选的，将使用公式一进行归一化处理后的数据进行保存，并将归一化处理后的数据通过公式二进行处理，得到本周期的相对偏差量，保存至一维数组Road_Picture[i]中，一维数组Road_Picture[i]记录有智能小车本周期和前几次周期的相对偏差量；
公式二：Yb＝(L-R)/(L+R)；
其中：L表示左边电感归一化后的值；
R表示有点电感归一化后的值；
Yb表示本周期的相对偏差量。
优选的，根据本周期的相对偏差量和公式三，得出本周期的第一舵机控制值，并将本周期的第一舵机控制值保存到Sever_Out_Pwm中，将原Sever_Out_Pwm的值保存到Sever_LastOut_Pwm中，其中：Sever_Out_Pwm表示本周期的舵机控制值，Sever_LastOut_Pwm表示上一周期的舵机控制值；
公式三：Yc＝Kp*Xc；
其中：Yc表示本周期的第一舵机控制值；
Kp表示设定的系数，其常数值表示7.0；
Xc表示本周期的相对偏差量。
优选的，包括使用公式四得到本周期的第二舵机控制值，并将本周期的第二舵机控制值保存至Sever_Out_Pwm中，并将本周期的第二舵机控制值作为本周期的舵机最终控制值；
公式四：Yd＝A*Xd1+(1-A)*Xd2；
其中：Yd表示本周期的第二舵机控制值；
A表示常数，A≤1；
Xd1表示本周期的第一舵机控制值；
Xd2表示上一周期的舵机最终控制值。
优选的，在步骤D中，对智能小车进行环岛处理包括以下步骤：
步骤D1：入岛检测；
步骤D2：开启并初始化环岛时钟；
步骤D3：选择环岛方向；
步骤D4：入岛控制；
步骤D5：出岛检测。
优选的，在步骤D1中，通过判断磁场强度是否达到设定的阈值来确定是否处于环岛的进出口，若是达到设定的阈值并且磁场强度由强变弱则是环岛的入口。
优选的，在步骤D2和D3中，开始并初始化环岛时钟，包括在定时器里计算环岛所需的时长，并由拨码开关的状态决定是左环岛还是右环岛。
优选的，在步骤D4中，智能小车根据入岛角度和时长控制舵机并更新舵机最终控制值；
在入岛检测过程中，需要短时屏蔽入岛检测和出岛检测。
优选的，在步骤D5中，通过判断磁场强度是否达到设定的阈值来确定是否处于环岛的进出口，若磁场强度达到阈值并且磁场强度由弱变强则是环岛的出口；
若入岛后智能小车的时长超过预设的时长，则强制智能小车出岛；
在智能小车出岛后，屏蔽入岛检测并关闭环岛时钟。
附图说明
图1是本发明的电磁感应巡线智能车的控制流程图图；
图2是本发明的环岛处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本实施例的一种电磁感应巡线智能车的控制方法，如图1所示，具体步骤如下：首先进行参数初始化，参数初始化分两部分，一部分参数初始化是利用智能小车的控制程序直接赋值的，另一部分是读取处理器内flash中保存的数据赋值的，该部分参数进行初始化的目的在于有掉电保护功能防止小车断电数据丢失。
在调试模式以及起跑模式中都要检测是否在充电状态，若是智能小车的电量满足预先设定的阈值，则进入调试模式，如何进入调试模式，通过处理器检测拨码开关的状态选择进入调试模式或者起跑模式，若是调试模式则调节参数，调节参数的同时可选择显示经过处理后的数据以方便调试，调试结束后保存数据，并把重要的数据保存至处理器内flash中。
通过处理器检测拨码开关的状态来进入起跑模式。进入起跑模式的前提是智能小车的电量满足预先设定的阈值，若不满足则从进行调制充电，充电完毕后，进入数据采集、处理以及小车控制的周期循环。
传感器采集数据并初次处理，传感器通过感知20Hz的交变磁场强度，转化成电压量传递至处理器。处理器把最初的数据保存至第一变量中，例如中间电感ADM_Fir_Val。然后通过归一化公式Ya＝(Xa-Min)/(Max-Min)对最初的数据进行归一化处理；
在公式一中：Xa表示单片机读取到电感值的原始值；
Min表示电感的最小可能值；
Max表示电感的最大可能值；
Ya表示多个归一化处理后的电感数据值。
在经过公式一处理后的数据便是一个归一化数据，这样可以解决跑道上电磁线电压电流不稳定对采集数据影响的问题，增强小车对不同跑道的适应性。把经过归一化公式处理后的数据保存至第二变量中，例如中间电感ADM_GY_Val利用经过归一化处理后的各个电感数据经公式二Yb＝(L-R)/(L+R)处理得出相对偏差量,；
在公式二中：L表示左边电感归一化后的值；
R表示有点电感归一化后的值；
Yb表示本周期的相对偏差量；
经过公式二处理后，可以提高小车对跑道上坡道、弯道的判断性和适应性。把得出的本周期的相对偏差量保存至一维数组Road_Picture[i]中，该数组记录本周期和前几次周期的相对偏差量，该数组可以间接模拟出跑道图片，有助于判断小车所处的跑到类型。
得出本周期的相对偏差量经过公式三：Yc＝Kp*Xc得出第一舵机控制值；
其中：Yc表示本周期的第一舵机控制值；
Kp表示设定的系数，其常数值表示7.0；
Xc表示本周期的相对偏差量；
并将本周期的第一舵机控制值保存到Sever_Out_Pwm中，将原Sever_Out_Pwm的值保存到Sever_LastOut_Pwm中，其中：Sever_Out_Pwm表示本周期的舵机控制值，Sever_LastOut_Pwm表示上一周期的舵机控制值；
再经过公式四：Yd＝A*Xd1+(1-A)*Xd2；得到本周期的第二舵机控制值；
其中：Yd表示本周期的第二舵机控制值；
A表示常数，A≤1；
Xd1表示本周期的第一舵机控制值；
Xd2表示上一周期的舵机最终控制值
把本周期的第二舵机控制值Yd赋给本周期的舵机最终控制值Xd2，此处的Xd2
相对于下个周期而言就是上一周期的舵机最终控制值；通过公式四得到的数据有利于小车路径的平滑输出。
然后根据智能小车的状态判断是否处于环岛状态，若是则对智能小车进行环岛处理；
如图2所示，首先入岛检测，环岛的数据有别于其它跑道元素，在进出岛口的磁场强度是一般跑道元素的两倍左右，由此判断磁场强度是否达到设定的阈值从而确定是否处于环岛进出口，若达到阈值并且磁场强度由强变弱则是环岛入口。
其次，开启并初始化环岛时钟，在一个4ms的定时器里开始计算环岛所需要的各个时长。
然后进行方向选择，由拨码开关的状态决定是左环岛还是右环岛，这样可以提高入岛的准确率。
接着智能小车入岛，按设定的角度、时长来控制舵机，更新舵机最终控制值。其中的角度、时长都是使用者根据跑道上环岛的实际情况来设定的，可以提高入岛的效率。
在入岛时短时屏蔽进出岛检测，入岛后车体可能并未完全进入环岛，为避免误判成出岛状态，所以屏蔽进出岛检测。
最后出岛检测，环岛的数据有别于其它跑道元素，在进出岛出的磁场强度是一般跑道元素的两倍左右，由此判断磁场强度是否达到设定的阈值确定是否处于环岛进出口，若达到阈值并且磁场强度由若变强则是环岛出口。
强制出岛，如果入岛后时长超过设定时长的阈值便强制标志出岛。
出岛，出岛后按设定的时长屏蔽入岛检测，防止小车车体处于环岛入口时再次进入该环岛。
关闭环岛时钟。
智能小车出岛后进行舵机控制，通过上述步骤中得到的舵机最终控制值，进一步得到舵机的打角，处理器直接控制舵机进而控制智能小车的方向；
然后是电机控制，根据设定的舵机最终控制值由处理器直接控制电机。
最后进行起跑线检测，智能小车检测到起跑线进入停车状态。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电磁感应巡线智能车的控制方法，其特征在于：电磁感应巡线智能车的控制方法步骤如下：
步骤A：使用无线线圈给智能小车充电，启动单片机初始化程序并读取处理器内flash中存储的参数数据，并对参数数据进行初始化；
步骤B：检测智能小车的充电状态，判断智能小车的电量是否满足预设的阈值，若不满足等待智能小车的电量充至预设的阈值，然后进入调试模式；
步骤C：在调试模式下，选择显示经过步骤A初始化后的参数数据，并调试更新智能小车的参数数据，调试完毕后将参数数据保存至处理器内的flash中，调试结束后，进入起跑模式；
步骤D：在起跑模式下，使用传感器采集数据并进行处理，根据处理结果判断智能小车所处的赛道类型和智能小车的状态，根据智能小车的状态判断是否处于环岛状态，若是则对智能小车进行环岛处理；
步骤E：根据环岛处理结果控制舵机打角进而控制智能小车。
2.根据权利要求1所述一种电磁感应巡线智能车的控制方法，其特征在于：
在步骤D中，使用传感器采集数据并进行处理包括：传感器通过感知赛道交变磁场强度，并转化成电压量传递至处理器，处理器接收所传递的数据并进行保存，并对所接收的数据进行归一化处理；
包括使用公式一进行归一化处理：
公式一：Ya＝(Xa-Min)/(Max-Min)；
其中：Xa表示单片机读取到电感值的原始值；
Min表示电感的最小可能值；
Max表示电感的最大可能值；
Ya表示多个归一化处理后的电感数据值。
3.根据权利要求2所述一种电磁感应巡线智能车的控制方法，其特征在于：
将使用公式一进行归一化处理后的数据进行保存，并将归一化处理后的数据通过公式二进行处理，得到本周期的相对偏差量，保存至一维数组Road_Picture[i]中，一维数组Road_Picture[i]记录有智能小车本周期和前几次周期的相对偏差量；
公式二：Yb＝(L-R)/(L+R)；
其中：L表示左边电感归一化后的值；
R表示有点电感归一化后的值；
Yb表示本周期的相对偏差量。
4.根据权利要求3所述一种电磁感应巡线智能车的控制方法，其特征在于：
根据本周期的相对偏差量和公式三，得出本周期的第一舵机控制值，并将本周期的第一舵机控制值保存到Sever_Out_Pwm中，将原Sever_Out_Pwm的值保存到Sever_LastOut_Pwm中，其中：Sever_Out_Pwm表示本周期的舵机控制值，Sever_LastOut_Pwm表示上一周期的舵机控制值；
公式三：Yc＝Kp*Xc；
其中：Yc表示本周期的第一舵机控制值；
Kp表示设定的系数，其常数值表示7.0；
Xc表示本周期的相对偏差量。
5.根据权利要求4所述一种电磁感应巡线智能车的控制方法，其特征在于：
包括使用公式四得到本周期的第二舵机控制值，并将本周期的第二舵机控制值保存至Sever_Out_Pwm中，并将本周期的第二舵机控制值作为本周期的舵机最终控制值；
公式四：Yd＝A*Xd1+(1-A)*Xd2；
其中：Yd表示本周期的第二舵机控制值；
A表示常数，A≤1；
Xd1表示本周期的第一舵机控制值；
Xd2表示上一周期的舵机最终控制值。
6.根据权利要求5所述一种电磁感应巡线智能车的控制方法，其特征在于：
在步骤D中，对智能小车进行环岛处理包括以下步骤：
步骤D1：入岛检测；
步骤D2：开启并初始化环岛时钟；
步骤D3：选择环岛方向；
步骤D4：入岛控制；
步骤D5：出岛检测。
7.根据权利要求6所述一种电磁感应巡线智能车的控制方法，其特征在于：
在步骤D1中，通过判断磁场强度是否达到设定的阈值来确定是否处于环岛的进出口，若是达到设定的阈值并且磁场强度由强变弱则是环岛的入口。
8.根据权利要求6所述一种电磁感应巡线智能车的控制方法，其特征在于：
在步骤D2和D3中，开始并初始化环岛时钟，包括在定时器里计算环岛所需的时长，并由拨码开关的状态决定是左环岛还是右环岛。
9.根据权利要求8所述一种电磁感应巡线智能车的控制方法，其特征在于：
在步骤D4中，智能小车根据入岛角度和时长控制舵机并更新舵机最终控制值；
在入岛检测过程中，需要短时屏蔽入岛检测和出岛检测。
10.根据权利要求6所述一种电磁感应巡线智能车的控制方法，其特征在于：
在步骤D5中，通过判断磁场强度是否达到设定的阈值来确定是否处于环岛的进出口，若磁场强度达到阈值并且磁场强度由弱变强则是环岛的出口；
若入岛后智能小车的时长超过预设的时长，则强制智能小车出岛；
在智能小车出岛后，屏蔽入岛检测并关闭环岛时钟。
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