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490分能上什么大学(完整版)智能车的控制系统设计毕业设计论文

作者:高考题库网
来源:https://bjmy2z.cn/daxue
2020-11-29 01:01
tags:

聊城大学体育单招-聊城大学体育单招

2020年11月29日发(作者:岑万森)





毕业设计(论文)任务书


专业班级

学生姓名


一、题目

智能车控制系统设计



二、起止日期

日至



三、主要任务与要求












职称


签字


(盖章)






毕业设计(论文)评阅人评语


题目

智能车控制系统设计



职称


工作单位





毕业设计(论文)评定书


题目

智能车控制系统设计



职称






毕业设计(论文)答辩许可证


答辩前向毕业设计答辩委员会(小组)提交了如下资料:


1

、设计(论文)说明



2

、图纸


3

、指导教师意见


4

、评阅人意见


经审查,

专业

同学

所提交的毕业设计(论文)

,符合学校本科生毕业设计(论


文)的相 关规定,达到毕业设计(论文)任务书的要求,


根据学校教学管理的有关规定,同意参加 毕业设计(论文)


答辩。


指导教师

签字(盖章)



根据审查,准予参加答辩。


答辩委员会主席(组长)

签字(盖章)





毕业设计(论文)答辩委员会(小组)决议


电气

院(系)

自动化

专业


同学的毕业设计(论文)于

日进行了


答辩。

根据学生所提供的毕业设计(论文)材料、指导教师


和评阅人意见以及在答辩过程中 学生回答问题的情况,毕



业设计(论文)答辩委员会(小组)做出如下决议。


一、毕业设计(论文)的总评语


二、毕业设计(论文)的总评成绩:


三、答辩组组长签名:


答辩组成员签名:


答辩委员会主席:

签字

(盖


章)



摘要


本文主要介绍了智能小车控制系统的软硬 件设计及开发过程。


模系统的简单工作原理是单片机收集红外传感器返 回来的赛道信息,


通过相应运算后,

软件判断其有效性,

结合控制算法控制随动舵机给


出合理舵值,

控制前轮舵机转向,

单片机再给出合适的

PWM

波占空


比以控制电机转 速。


小车设计主要包括硬件电路设计和软件控制设计 两大部分。

此智


能车系统采用模块化设计思想,

完成了系 统硬件电路的设计,

其主要


包括核心控制模块、电源管理模块、电机驱动 模块、舵机控制模块、


16

处< /p>



MC9S12DG128< /p>

为控制核心,

MC9S12DG128

微控制器是

M 68HCS12

系列


16

位单片机中的一种,

< p>其内部结构主要有单片机基本部分和

CAN


能块部 分组成。


为了提高系统的运行性能,

对转向控制策略、

行驶速度控制策略


及后轮驱动闭环

PID

控制算法策略等进行了详细分析与设计。 在此


基础上,完成了系统软件的具体设计和实现。


关键字:模块化

PID

单片机

PWM




Abstract



This paper mainly introduces the hardware and software of the


control system of intelligent car design and development process. The


simple models system working principle is to collect infrared sensor


mcu return circuit information, through the corresponding operation,


the software judge its effectiveness, combining control algorithm with


dynamic

steering

gear

control,

reasonable

front

wheel

steering

gear


control rudder values steering,mcu and then presents the right PWM


waves occupies emptiescompared to control motor speed.


Car

design

includes

hardware

circuit

and

software

control


design of two parts. The smart car system adopts the idea of modular


design, complete the hardware circuit design, and its main including


core

control

module,

power

management

module,

motor

driver


module, steering gear

control

module, speed

detection

module, path


recognition

module,

system

to

MC9S12DG128

as

control




core, M68HC12 series MC9S12DG128 microcontroller is one of 16 bit


mcu,

its

internal

structure

is

mainly

a

mcu

basic

parts

and

CAN


function blocks parts.


In

order

to

improve

the

operation

of

the

system

performance,


the steering control strategy and speed closed-loop control strategies


and rear wheel drive strategy of PID control algorithm is a detailed


analysis

and

design.

On

this

basis,

completed

the

specific

software


system design and implementation.


Key word: modular

PID

MCU

PWM




目录


1

绪论

..............................................


1

1

课题研究背景和意义

............................


1.2



国内外研究现状

.................................


1.3



论文主要内容及结构

.............................


2

智能车硬件电路设计

................................


2.1

设计目标

.......................................


2.2

控制芯片

MC 9S12DG128

电路设计

...................


2.2.1

晶振及锁相环

.

...............................


2.2.2

复位电路

...................................


2.2.3 I/O

口分配

.

................................


2.3

电源管理单元

...................................


2.4



路径识别单元

.................................

11


2.5



车速检测模块

.................................

12


2.6



舵机控制单元

.................................

13


2.7



直流驱动电机控制单元

.........................

15


3

智能车软件设计

.................................

17




3.1



路径的检测

...................................

19


3.2



转角的控制

...................................

20


3.3

车速的控制

...................................

22


3.3.1

模糊控制设定速度

.........................

22


3.3.2 PID

控制调整速度

..........................

24


4

总结

............. ...............................

29


致谢

...................... .......................... 30


参考文献

.................... ........................ 31


附录

A

程序代码

.

................ ..................... 32





1

绪论

1

1

课题研究背景和意义


随着世界范围内汽车普及率的提高,

汽车在极大地方便人们生活


的同时也带来了大量问题,

如交通安全问题、

城市交通拥挤和环境污


染等。解决交通问题的直接办法是提高路网的通行能力。但是,就目


前来看,

汽车数量的增加已经导致已有的道路远不能满足经济发展的


需要,单纯地 进行道路基础设施的建设由于受到土地,

经济成本,


间 等多重因素的制约,

不可能解决交通问题,

真正切实可行的方法是


如何提高现有道路的容量和效率。在这种背景下,运用高新技术,将


现有的道路 和车辆综合起来考虑,

构建智能交通系统来解决交通问题


的思想应运而生 。

智能交通系统是将先进的信息技术、

数据通讯技术


以及 计算机技术等有效地综合运用于整个交通管理体系和车辆而建


立起来的一种大范围、全方 位发挥作用的、实时、准确、高效、先进


的运输系统。


智能车辆作为智能交通系统的关键技术,

是一个集环境感知、


划决策、

多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统,

它集中运用了 计


算机、现代传感、信息融合、通信、人工智能及自动控制等技术,是

< br>



典型的高新技术综合体。

然而,

智能车辆系统是一个极为复杂的系统,


如何利用相关的高新技术实现智能交通 系统的效用,

正处于不断发展


与完善中。

因此,

利用各种先进实验交通技术构建研究平台是非常必


要的。


综上所述,

通过对车辆智能化技术的研究和开发,

可以提高车辆


的控制与驾驶水平,保障车辆行驶的安全畅通、高效。不断完善对智

能化的车辆控制系统的研究,

相当于延伸扩展了驾驶员的控制、

视觉


和感官功能,

能极大地促进道路交通的安全性,

对构建智能交通系 统


有着十分重要的意义。


1.2

国内外研究现状


在世界科学界和工业设计界中,

众多的研究机构都在研发智能车


辆,其中具有代表性的智能车辆包括:


美国

NavLab

系列智能车辆系统。该系统是 由美国卡内基·梅隆


大学机器人研究所研制的。

NavLab

< p>.

V

系统的车体采用

Pontiac

运动


跑车。其传感器系统包括视觉传感器系统、

差分

GPS

系统、光纤阻尼


陀螺和光码盘。计算机系统包括

1

SparcLx

便携式工作站和

l


HCII

微控制器。工作站完成传感器信息处理与融合、全局与局部路

< p>



径规划;

HCU

完成底层车体控制与安全监控。目前

NaVLab

系列己发

展到

NaVLab

11


德国

VaMoRs

P

智 能车辆系统。

该系统由德国联邦国防大学和奔


驰汽车公司研制的。车体采 用奔驰

500

型轿车。传感器系统包括由

4


个小型彩色

CCD

摄像机构成的两组主动式双目视觉系统、

3< /p>

个惯性线


性加速度计和角度变化传感器、

测速表及发动机状 态测量仪等。

执行


机构包括方向力矩电机、

电子油门和液 压制动器等。

计算机系统由基


Transputer< /p>

的并行处理单元和

2

PC-486

组成。

用于图像特征抽


取、物体识别、对象状态估计、行为决策、控制计 算、方向控制和信


息通信、

I/O

操作、数据库操作、图 形显示。两台

PC-486

主要用于


软件开发和人机交互 、数据登录等。


国内智能车辆研究由于起步晚,

以及经 济条件的制约,

在智能车


辆研究领域与发达国家有一定的差距,

目前开展这方面研究工作的单


位主要包括一些大学和科研机构,具有代表性的系统 有:


7B

8

智能车辆 系统。

该系统是由南京理工大学、

北京理工大学、


浙江大 学、国防科技大学、

清华大学等多所院校联合研制,属于军用


室外智能车 辆,于

1995

年底通过验收。车体是由国产跃进客货车改


制而成,车上安装了摄像机、激光雷达、陀螺惯导定位、超声波等传




感器。计算机系统采用

2

台< /p>

SunlO

完成信息融合、黑板调度、全局、


局部路径规划 ,

2

PC

机完成路边抽取识别和激光信息处理. 单片


机完成定位计算和车辆自动驾驶。


清华大 学

THMR

系列智能车辆系统。该系统是由清华大学计算机


系智能技术与系统国家重点试验室在国防科工委和国家

863

计划的

< p>
资助下研制的。

THMR

III

的 车体选用

BJl022

面包车改装而成。该


车上集成了二 维彩色摄像机、磁罗盘光码盘定位、

GPS

、超声等传感


器。计算机系统采用

Sun Spark 10 l

台、

PC-486 2

台和

8098

< p>单片


机数台。

Sun

完成任务规划,根据地图数据库 信息进行全局规划,

l


PC

机完成视觉 信息处理,

1

PC

完成局部规 划、

反射控制及系


统监控,

数台

8098

完成超声测量、位置测量、车体方向速度的控制。


控制系统采用多层次< /p>

“感知一动作”

行为控制及基于模糊控制的局部


路径规划及 导航控制。目前

THMR

系列已发展到

THMR-V


吉林大学

JLUIV

系列智能车辆 系统。该系统是由吉林大学智能车


辆课题组在国家自然科学基金、教育部博士基金等资助 下研制的。


JUTIV-Il

型智能车的车载传感器系统有

CCD

摄像机、三维激光测距


仪、

GPS

定位系统、远、近距离避障传感器,制动拉压力传感器、光


电编码器等。

计算机系统采用

1

Pentium- III

工业控制计算机,




成车辆的传感信息获取、周围环境感知、

图像处理、导航路径识别及


决策控制。目前

JLUIV

系列已发展到

JU TIV-III


飞思卡尔杯全国大学生智能汽车竞 赛就是在这样的背景下应运


而生的。

比赛由国家教育部高等学校自动化专 业教学指导分委员会主


办,飞思卡尔半导体公司协办。由组委会提供统一的车模和单片机 ,


要求各参赛队在不改变车模的底盘结构的前提下,

通过选择适当的检< /p>


测方案和控制算法,

使车模能够在专门设计的跑道上自主地识别路线


行驶,单圈行驶时间最短的赛车获胜。这样,

通过提供一个相同的比

< p>
赛平台,

各参赛队伍必须仔细研究车模的数学模型和控制方案,

从检


测和控制的角度来解决这个问题。


1.3

论文主要内容及结构


本报告分为五章:

第一章为绪论;

第二章主要介绍了智能车硬件


电路设计包括各个模块的电 路设计方案以及相关电路。方案以


M68HCS12

单片机为核心,包括 总体控制系统的设计,各部件需要的


供电电源设计,

传感器电路设计,< /p>

速度检测电路的设计以及电机与舵


机驱动模块的设计等;

第 三章为智能车软件设计,

根据传感器采集的


道路信息,

经 处理分析之后,

控制转角和速度以使智能车能够快速的




跑完赛道;第四章为总结。


路径检测模块:

路径检测的好坏直接影响你的控制策略和小车是


否能稳定快速的按照规定完成赛道。

现在常用的方案有

CCD

摄像 头寻


迹和光电传感器,

电磁传感器寻迹三种方案,

本设计 采用的是光电传


感器。


测速模块:

< p>测速方法主要有霍尔集成传感器、

断续式光电开关和


编码器三种方法 ,

考虑到测速精度及成本问题,

最后采用编码器采集


速度 信息。


电机与舵机控制模块:

电机是模型车的动力,< /p>

分为舵机和驱动电


机,可想而知对电机的控制非常重要,要做到足够精确。 在舵机控制


策略上我采用

PWM

查表法来对舵机进行控制 ;

而速度我采用

PID

算法


来控制,它能 让模型车在行驶过程中更稳、更快。


2

智能车硬件电路设计


2.1

设计目标


要求所设计的 小车具有自动寻迹的功能,能在指定跑道上高速,


稳定地运行。跑道为黑白两色。其背景 色为白色,跑道中央有一条黑




线作 为小车行进的依据。很明显,我要设计的小车是要能沿黑线的正


常行驶,并在此基础上, 尽量提高小车行驶速度。


在智能车的赛道中,包括如下几种路况:直道 ,圆弧弯道,连续

S


形道,十字交叉道,如图

2-1

所示。经过抽象,赛道可以视为由直道


和弯道两种基本类型所组成。



2-1

智能车赛道



小车在运行的过程中,

< p>路况的变化是扰动的主要来源。

路况变化


的越剧烈,扰动的幅值越大 ,对小车运行时的超调量也越大。路况变


化的剧烈,

一方面由赛道本身决 定,

另外一方面由小车运行的速度决


定。当小车在高速运行的过程中进入 弯道,

相对于低速的情况,道路


的变化扰动更加迅速,小车偏离黑线越严 重;同时,小车的稳定时间




也越长 。

前者影响稳定性,

后者影响小车运行速度。为了兼顾稳定和

快速,

在小车控制的基本原则是位置控制结合速度控制,

尽量提高直


道速度,

减少行驶时间,同时适当降低弯道速度,使小车能平稳的度


过弯道。


智能车的硬件设计采用模块化的设计方法,分为< /p>

控制芯片


MC9S12DG128B

电路单元,电源的管理 单元,

路径识别单元,

车速检测


单元、舵机控制单元和直 流驱动电机控制单元,各单元设计如下:


1

)电源管理单元主要为稳压电路的设计及合理利用,通过稳压管


7.2

伏电压稳压到

5

伏给系统各部件供电。


2

)路径识别单元作为系统的重要组成部分,采用红外 线的光电传


感器作为路径识别元件。


3

)车速检测单元主要作为小车速度闭环控制的反馈环节,该模块

主要采用旋转编码器作为车速检测元件。其输出方式为电平输出方


,通过定时采样旋转编码器输出的高电平个数,得出当前小车的


速度并反 馈给控制回路。


4

舵机控制单元采用

PWM

查表法来对舵机进行控制,

同时通过加 长


舵机的力臂来提高舵机的响应速度。


(< /p>

5

)直流驱动电机控制单元采用

MC33886

电机 驱动

H

桥作为电机的




驱动元件。


其系统硬件结构如图

< p>2-2

所示。









2-2

系统硬件结构图


2.2

控制芯片

MC9S12DG128

电路设计


智能车系统所采用的控制芯片是飞思卡尔公司的

16

位的微处理


MC9S12DG128

。芯片引 脚图如图

2-3

所示。






2-3

MC9S12DG128





2.2.1

晶振及锁相环

< /p>


芯片外部使用

16MHZ

无源晶振,通过锁相环将总线时钟 倍频到


24MHZ

。晶振电路如图

2-4

所示。


2-4

晶振电路图


2.2.2

复位电路


本系统采用了

MC3406< /p>

复位芯片对

CPU

进行复位。复位电路如图


2-5

所示。



2-5

复位电路图


2.2.3 I/O

口分配


本系统

I/O

口具体分配如下:

PTH0

——

PTH5

PORTA0

——

PORT A6


PORTE3

14

< p>位用于小车前面路径识别的输入口;

PACN10

——用于

< br>车速检测的输入口;

PORTB0

——

PORTB7

用于显示小车的各种性能参


数;

PWM23

—— 用于伺服舵机的

PWM

控制信号输出;

PWM01

——用于


驱动电机的

PWM

控制信号输出。

< p>




2.3

电源管理单元


电源是智 能车控制系统的动力来源,

为智能车上的硬件,

如为处


理 器,传感器,执行机构提供稳定可靠的电压。目前市场上常见的充


电电池有镍镉电池,镍 氢电池,

锂电池,

碱性电池和封闭式铅酸电池


等。考虑到 模拟道路的路况十分复杂,弯道多,直道少,镍镉、镍氢


等电池无法为智能车控制系统提 供持续,稳定的电压。而锂电池,由


于具有能量高,寿命长,额定电压高,充放电能力强 等优势,又能满


足智能车的应用要求,

因此被选作智能车的动力电源。< /p>

由于智能车电


路系统中不同模块所需的工作电压和电流容量各不相同,

因此电源转


换电路应包括多个稳压电路。智能车采用的锂电池的规格是

7.2V


3000mAh

转 电源管理单元是本系统硬件设计中的一个重要组成单元。


根据系统各部分正常工作的需要 ,本系统电压值分为

5

伏、

6.5

伏和

< p>
7.2

伏三个档。其主要用于以下三个方面:


1

采用稳压管 芯片

LM2576

将电源电压稳压到

5V

后,

给单片机


系统电路、

路径识别的光电传感器电路、

< p>车速检测的旋转编码器电路


和驱动芯片

MC33886

电路供电。电路如图

2-6

所示。


2-6

稳压电源电路图




2

)经过一个二极管降至

6.5V

左右后供给转向伺服电机。


3

)直接供给直流驱动电机。


同时考虑到稳压芯片

LM2576

的额定输出电流较小,故采用两片


LM2576


分别对单片机电路、

车速检测电路、

驱动芯片电路和光电传感器电路


供电,保证系统正常运行,达到了显著的 效果。



2.4

路径识别单元


探测路面黑线的基本原理:

由发射管发射一定波长的红外线,


地面反射到接收管。

由于在黑色和白色上反射系数不同,

黑色区域大


部分光线被吸收,

而白色区域可以反射回大部分光线,

所以接收管接


收到的反射 光强度不同,

进而导致接收管的特性曲线发生变化的程度


不同。

而从外部观测可以近似认为接收管两端输出电压不同,

经分压


后的 电压也就不同,从而可以将黑白路面区分开来。通过

AD

对这个

< br>电压的采集并转换成数字信号进行处理,根据

AD

值的情况来判断黑


线的位置,

从而实现对小车角度和速度的控制。

路面信息检测原 理图


如图

2-7

所示。





2-7

路面信息检测原理图


检测电路采用红外发射管和光敏三极管。

因为此电路尺寸小、


量轻、

灵敏度高,

外围电路简单。

而且电 路不易受到普通光源的干扰,


能够准确的实时检测。如图

2-8

所示。


为了让小车能高速行驶,小车必须具备一定的前瞻性。理 论上,


小车能感知的距离越远,

那么就有更多的时间来处理前方的情况,


会跑的更好。

但是受到硬件电路功率的制约和车身长度 的限制,

可以


通过传感器对地面角度来增加感知距离,设置为

< p>45

°射向地面。如


2-9

所示。



2-8

路面信息检测原理图





2-9

传感器示意图



2.5

车速检测模块


旋转编码器是用来测量转速的装置。它分 为单路输出和双路输出


两种。技术参数主要有每转脉冲数(几十个到几千个都有),和供 电


电压等。

单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲,

而双路输出的


旋转编码器输出两组相位差

90

度的脉冲, 通过这两组脉冲不仅可以


测量转速,还可以判断旋转的方向。


本系统车速检测单元采用日本

OMRON

公司的

E 6A2-CW3C

型旋


转编码器作为车速检测元件。

因为 其精度达到车轮每旋转一周,

旋转


编码器产生

200

个脉冲,不仅硬件电路简单,而且信号采集速度快、


精度高,满足模糊控制精 度要求。其硬件电路如图

2-10

所示。旋转


编码器旋转 编码器的工作电压为

5

24

伏,输出为一系列脉 冲。


因为

E6A2-CW3C

型旋转编 码器的输出方式为电平输出,

所以本系


统将旋转编码器的输出接一个

2K

上拉电阻再与

MC9S12DG128


I/O

PT0

相连。

PT0

采用

16

位输入脉冲累加模式对旋转编码器的




输出脉冲进行累加计数。

在旋转编码器的中轴 上安装一个直径为

4cm


齿数

76

,传动比

1

1

的齿轮,并将该齿轮与 同轴于后轮的传动齿轮


咬合。

如此则后轮旋转的同时将通过传动齿轮带动 旋转编码器一同旋


转。

此时只需要测量一定时间

(10m s)

旋转编码器输出的脉冲数就能准


确计算出车速。车速的计算公式如公 式(

2-1

)所示:


2-1


(

d

为小车后轮直径

,

n

为采样时间内旋转编 码器产生脉冲数

,

T

为采样周期

)




2-10

车速检测硬件电路图


2.6

舵机控制单元


本系统舵机控制单元采用

S3010

型舵机作为智能车方向控制部


件。

舵机控制采 用电压反馈闭环控制时,

由于采用电位器检测反馈电




压作为反馈回路,其检测精度不高,达不到较好的控制效果,

故舵机


采用

PWM

信号开环控制。

小车转向角的控制通过输入

PWM

信号进行控


制 。根据检测的不同路径,

判断出小车所在位置,

按不同的区间给出


不同的舵机

PWM

控制信号,

小车转过相应的角度。

考虑到实际舵机的


转向角与所给

PWM

信号的 占空比基本成线性关系,

所以舵机的控制方


案采用查表法。

在程序中预先创建控制表,

路径识别单元检测当前的


路况,

< p>单片机通过查表可知当前的路况,

然后给出相应的

PWM

信号 控


制舵机的转向。


如图

2-1 1

所示。多少的脉宽对应多少的转角一目了然。


实验证 明:

舵机的开环转向力矩足够,

可以满足给定

PWM

信号与


角度的一一对应,

控制电路简单且能满足控制要求。

< p>其硬件电路如图


2-12

所示。舵机的工作电压为

6 .5

伏左右,输入为

PWM

信号,相应


输 出一定转角。


舵机的控制信号线与

MC9S12DG1 28

PWM3

口相连,为提高舵机


的精 度,

加大

PWM

信号控制范围,

2

8

PWM

信号寄存器合并作


为一个

16

位的寄存器进行输出。本系统采用

< p>PWM2

PWM3

合并当作


PWM 23

给舵机作控制信号输入口,同时为保证整个小车的重心在小车


的中心 线上,

将舵机安装在前轮靠后的部位,

使得整个小车行驶时更



加平稳可靠。




2.7

直流驱动电机控制单元


系统直流驱动电机控制单元采用

RS380-ST

型直流电机,由于路


况十分复杂,弯道 多,直道少,所以采用

MC33886

电机驱动

H

桥芯片


作为电机的驱动元件。

通过

MC9S12DG12 8

输出的

PWM

信号来控制直流




驱动电机。

MC33886

内 部具有过流保护电路,接口简单易用,能够提


供比较大的驱动电流,考虑到实际驱动电流 可能很大,故采用

2


MC33886

并 联方式驱动电机。但考虑到采用全桥时,均流问题可能引


2

< p>片

MC33886

不同时工作,所以我们采用半桥驱动。为了提高

< p>PID


控制的精度,将

PWM0

P WM1

两个

8

位寄存器合并成

PWM01

。其硬件


电路如图

2-13

所示。

MT_VCC

5

伏,

IN1

和< /p>

IN2

分别为

MC33886

PWM

信号输入端口。

MC33886

的输出端口

< p>OUT1

OUT2

分别接驱动电


机 的两端。

D1

D2

为芯片的使能端。

< p>





(b)


2-13

电机驱动电路图


3

智能车软件设计


本程序设计由以下几个模块组成:

单片机初始化模块,

实时路径


检测模块,舵机控制模块,驱动电机控制模块,中断速度采集模块,


速度 模糊控制模块。


1

)单片机的初始化 模块包括:

I/O

模块、

PWM

模块、

< p>AD

模块、计


时器模块、定时中断模块初始化。

< /p>


2

)实时路径检测模块:前排光电传感器检测黑线,将返 回信号


输入单片机的输入端口,

程序不间断地读入输入端口的信号,

通过判


断语句,得出合适的

PWM

信号控制舵 机转向。


3

)舵机控制模块,驱动电 机控制模块:通过直接输出

PWM

信号


控制。舵机的控制 采用开环控制,驱动电机采用模糊算法闭环控制。


模糊控制算法把由各 种传感器测出的精确量转换成为适于模糊


运算的模糊量,

然后将这些量在 模糊控制器中加以运算,

最后再将运


算结果中的模糊量转换为精确量,< /p>

以便对各执行器进行具体的操作控


制。

在模糊控制中,

存在着一个模糊量和精确量之间相互转化的问题。




本系统控制软件采用

CodeWarrior

软件及

BDM

作为调试工具,

< br>外,

编程环境支持

C

语言和汇编语言的程序设计,

以及

C

语言与汇编


语言的混合编程,大大方便了程 序设计,提高了系统开发效率。本系


统程序代码使用

C

语 言编写。


控制系统中对被控对象的检测是一个非常重要的关键环节。< /p>

在反


馈控制系统中,控制器总是通过比较检测量和给定量来计算控制量,< /p>


因此,

检测环节对整个控制系统的质量起到至关重要的作用。

为保证


小车一直沿着黑色引导线快速行驶,

系统主要的控制对象是小车 的转


向和车速。

即应使小车在直道上以最快的速度行驶,

在进入弯道的时


刻尽快减速,

且角度的转向要适合弯道的曲率,

确保小车平滑地转弯。


从弯道进入直道时,

小车的舵机要转向至中 间,

速度应该立即得到提


升。为实现上述控制思想,

我们 要尽可能的提高路径检测的精度,并


采用不同的控制方法来控制小车的转角和速度。

首先绘制出系统软件


流程图,如图

3-1

所示 :


















3-1

软件流程图


3.1

路径的检测


我们采用模拟量对黑线的位置定位。由于各 环境下光电管的值不


一样,为了解决这个问题,

先要对光电管进行标定, 找到它对黑线的


敏感程度,

将这个过程的每个光电管的最大值最小值保存 下来,

用最


大值减去最小值得到每个传感器在赛道上的输出范围。

小车行使过程


中,

将每个传感器输出的信号减去最小值,

再除以该传感器的输出范


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