周燕軍 沈旭東

【摘 要】本文對智能小車的轉向控制方法進行了研究，其前輪采用舵機進行轉向控制，后輪使用電子差速控制轉向，在阿克曼轉向原理的基礎上，分析了內(nèi)外輪電子差速的計算方法，并使用增量式PID控制算法對內(nèi)外輪差速進行穩(wěn)定控制，也給出了電機PWM頻率選擇的方法和占空比電壓補償算法，實驗測試證明，該方法簡化了智能小車轉向系統(tǒng)的設計，具有很好的穩(wěn)定性和控制精度。

【關鍵詞】阿克曼轉向原理，差速PID控制，PWM頻率選擇，占空比電壓補償

中圖分類號：TN957.51 文獻標識碼：A

1、智能車系統(tǒng)結構設計

智能車硬件部分主要有STM32F103微處理器控制模塊，測速模塊，CCD尋跡模塊，電源模塊，電機驅(qū)動模塊及轉向模塊組成[1]，整體架構如圖1-1所示。

智能車前輪采用舵機控制，左右兩后輪采用直流減速電機驅(qū)動，前輪通過改變舵機的占空比實現(xiàn)不同角度的轉向，后輪通過主控芯片產(chǎn)生PWM脈沖波形控制直流減速電機的轉速，同時通過測速模塊將實時轉速脈沖信號反饋到主控制器中，主控器通過運算處理后，輸出可變的PWM 脈沖占空比，從而實現(xiàn)電機實時差速控制。

2、阿克曼運動學分析

汽車在轉彎時，后輪的內(nèi)輪和外輪行駛的距離不同，行駛的時間卻是一樣的，因此后輪之間存在差速的問題，轉彎的時候內(nèi)側的輪胎要比外側的輪胎轉速慢。傳統(tǒng)汽車使用機械差速器完成差速，機械差速器的基本運動規(guī)律是：無論轉彎還是直行，兩側驅(qū)動輪的轉速之和始終等于差速器殼轉速的2倍[2][3]。電子差速系統(tǒng)主控制模塊數(shù)學模型基于阿克曼轉向幾何設計，電子差速系統(tǒng)又分為兩個部分，可以根據(jù)車速和轉彎角度計算兩驅(qū)動輪（本文中為兩后輪）的速度。

參考文獻：

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[6]Jittim Varagul，Toshio ITO.Simulation of Detecting Function object for AGV using Computer Vision with Neural Network，Procedia Computer Science，96（2016）159–168.

作者簡介：

周燕軍（1981-），女，浙江嘉興人，碩士，講師，研究方向：從事自動化控制、單片機控制、電力電子應用技術等研究。

沈旭東（1984-），男，浙江湖州人，碩士，講師，研究方向：單片機應用技術等研究。

（作者單位：1嘉興南洋職業(yè)技術學院；

2嘉興職業(yè)技術學院）