清华大学开发基于CompactRIO的快速原型智能车 - 机器人技术

2dmin

在刚刚结束的首届“飞思卡尔”杯全国大学生智能车邀请赛中，代表清华大学参赛的清华1 队（自动化系）、2 队（汽车系）创造了辉煌的成绩，分别取得了决赛第三和第一的好成绩。其中获得第一的清华2 队基于LabVIEW，为本次大赛开发的Plastid 仿真系统得到了各大参赛队的广泛使用，反应良好。

第二届邀请赛的专用赛车将用较大的新车，采用Motorola 的S12系列芯片，但一般的开发模式存在效率不高，成本高以及开发周期长等缺陷，因此决定采用快速原型的开发方法，以一辆样车为载体，将智能车原有的控制核心替换为NI 公司的CompactRIO，并通过各种IO模块进行光电传感器和转速传感器的采集以及驱动电机、舵机的控制。从而可以方便地将算法下载到CRIO 中进行原机试验，取得最优结果后再移植到S12 芯片中。

快速原型智能车系统如图1 所示：


<ignore_js_op>





2010-2-23 13:54:57 上传
<strong>下载附件</strong> (17.78 KB)




</ignore_js_op>


将CompactRIO安装在智能车底盘上，并连上一个15V的电池组。CompactRIO的4 个IO模块负责采集智能车传感器信号以及控制电机、舵机等执行器。此外，还配有控制开关单元来进行手动控制，数码管实时显示赛车信息，并可在试验结束后将所需要的数据通过串口传到上位机中，从而进行分析和保存。

CompactRIO 的总体硬件构成如图2 所示：


<ignore_js_op>





2010-2-23 13:54:57 上传
<strong>下载附件</strong> (11.58 KB)




</ignore_js_op>


其中，CompactRIO中的FPGA部分用LabVIEW FPGA开发完成，主要实现基本的I O功能，如PWM、转速采集等。在CompactRIO中的实时控制器中则实现智能车的控制算法以及对外通讯等功能。目前，已经利用一台 CompactRIO成功地进行了该项目的可行性分析，已经顺利调试成功利用CompactRIO来控制智能车驱动电机、舵机以及转速传感器及光电传感器的采集，并实现了用游戏手柄来在线控制智能车启动，转弯等功能。

基于此快速原型平台，已经针对智能车做了下述试验：

可行性分析试验：通过一台现有的CRIO，编写程序对智能车进行各方面的控制和采集，从而确定项目的可行性。

智能车硬件布置：在智能车上安装驱动电机、舵机、光电传感器、转速传感器以及相关的电路。

联机调试：将cRIO安装在智能车上，进行转速PID 调节等基础试验，并做到赛车可以在赛道上成功跑完一圈。

控制算法优化：采用LabVIEW 优化控制算法，提高赛车的成绩。


<ignore_js_op>





2010-2-23 13:54:57 上传
<strong>下载附件</strong> (25.65 KB)




</ignore_js_op>


作者： 清华大学 李红志 来源：NI公司