【分享】2021级刘洋，陶茁畅：基于串级控制的三轮电磁小车

陶茁畅

1.功能
通过串级控制算法，使电磁小车能够对赛道上的电磁信号进行精确识别与解析。利用其内部的传感器系统实时捕捉磁场变化，并将信息迅速反馈给控制核心，调整转向角度，确保小车始终沿着预定的赛道轨迹行驶，即使面对复杂的弯道、起伏路面等情况，也能稳定且精准地完成路径跟踪任务
2.工作原理
小车通过电磁传感器感应赛道上的交变磁场，根据磁场强度的变化确定自身与赛道的相对位置。控制器根据传感器采集到的信息，计算出小车的偏差量，并通过控制算法生成控制信号，驱动电机调整小车的速度和方向，使其沿着赛道行驶。
3.系统设计思路
该三轮电磁小车的总体结构主要由电源模块，主控制器模块，电机驱动模块（DRV8701E）、电机、1024 线带方向迷你编码器、电磁循迹传感模块、RS824运算放大模块、IPS液晶屏、IMU660姿态传感器和无线模块构成。
本车主控芯片采用STC系列单片机STC32G12K128，电机驱动模块实现小车的运动控制，由编码器可得到小车的实时速度，提供小车速度闭环控制的反馈信息，电磁循迹传感模块采集交流信号，OPA4377能对采集得到的信号进行放大和检波，再经过软件滤波和偏差拟合后可得到车体与赛道中心的偏离程度，将方向偏差信号输入到串级PID控制器中，在控制算法的作用下调整小车位置，使车体始终位于赛道中心，液晶屏显示车辆状态便于调试，IMU660姿态传感器提供姿态信息，无线模块实现与上位机的通信，在各个模块的配合下实现了电磁小车的运动控制、定位导航和远程操控等功能。

演示视频：基于串级控制的三轮电磁小车_哔哩哔哩_bilibili

moyan

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