基于道路自识别的智能汽车控制系统设计

论文摘要

智能车辆的研究涉及到电机及其控制、测量与计算机控制、计算机视觉、传感器、数据融合、车辆工程等诸多领域,智能车辆系统研究方向主要有安全监控、智能防撞、辅助驾驶、自动驾驶、行为规划与决策、系统体系结构、综合集成等。对智能车发展影响较大的主要是传感器和控制算法。本文是基于Freescale的MC9S12XSl28芯片开发的智能车系统,具有自动识别路径功能,具有简单实用、能适应对硬件要求相对较低的特点,是一项具有现实应用的可行性和广阔的应用前景的引导技术。首先,本文在详细查阅中外有关文献的基础上,综述了智能车的研究现状和发展趋势。然后对智能车的机械结构做了设计和改进,主要对主销后倾角、前轮外倾角、系统重心选取做了优化调整。并介绍了视觉导引系统、控制器等各个模块的硬件设计。其次,本文设计的视觉系统具有图像采集、路径识别的功能,实现了智能小车自主式智能识别导航。最后,根据道路信息,采用不同的控制方法控制智能小车的速度和方向。小车的速度系统采用PID控制中的快速最优（Bang-Bang）控制来小车的速度;它结构简单,有非常强的灵活性,不需要精确的数字模型;小车的方向控制则采用了模糊控制方法,并充分利用了采用了单片机MC9S12XSl28中本身自带有的模糊控制指令,简化了模糊运算速度和算法调整的过程,缩短了运算时间,更有利于模糊推理机的实现。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.3 课题主要研究内容
• 1.4 智能小车的国内及国外的发展状况
• 1.4.1 国外的发展状况
• 1.4.2 国内的发展状况
• 1.5 本章小结
• 第二章 智能车总体方案概述
• 2.1 系统总体方案的选定
• 2.2 智能车系统总体结构
• 2.3 系统各部分主要功能
• 2.4 本章小结
• 第三章 机械系统的设计
• 3.1 车模部分参数要求
• 3.2 舵机安装
• 3.3 前轮定位参数优化
• 3.3.1 主销后倾角
• 3.3.2 主销内倾角
• 3.3.3 前轮前束
• 3.3.4 前轮外倾角
• 3.3.5 前轮调整
• 3.3.6 重量和重心调整
• 3.3.7 差速器调整
• 3.3.8 其它调节
• 3.4 传感器安装
• 3.5 本章小结
• 第四章 智能车硬件电路设计
• 4.1 电源管理模块
• 4.1.1 7.2V 电源
• 4.1.2 5V 稳压电源模块的设计
• 4.1.3 摄像头电源
• 4.1.4 6V 稳压电源的设计
• 4.2 系统控制模块
• 4.2.1 单片机 MC9S12XS128 的内部资源
• 4.2.2 单片机 MC9S12XS128 的最小系统
• 4.3 路径识别模块
• 4.3.1 摄像头工作原理
• 4.3.2 摄像头选择
• 4.3.3 摄像头电路设计
• 4.3.4 视频数据的提取
• 4.4 电机驱动模块
• 4.4.1 驱动电机的选择
• 4.4.2 驱动电机的工作原理
• 4.4.3 驱动电机的控制
• 4.5 车速检测模块
• 4.5.1 测速方案选择
• 4.5.2 车速检测装置安装
• 4.5.3 光电传感器电路设计
• 4.6 舵机控制模块
• 4.6.1 舵机的内部结构及工作原理
• 4.6.2 舵机的控制
• 4.7 电池监控模块
• 4.8 本章小结
• 第五章 智能车软件设计
• 5.1 系统控制总体方案
• 5.2 控制模块初始化
• 5.2.1 CPU 模块初始化
• 5.2.2 PWM 模块初始化
• 5.2.3 串口模块初始化
• 5.2.4 时钟模块初始化
• 5.3 路径识别模块的软件设计
• 5.3.1 摄像头视频信号采集
• 5.3.2 图像信息处理
• 5.4 速度控制算法
• 5.4.1 PID 控制算法
• 5.4.2 PID 控制器的参数整定
• 5.5 舵机控制算法
• 5.5.1 方向控制策略的选择
• 5.5.2 模糊推理机
• 5.5.3 舵机模糊控制器的设计
• 5.6 本章小结
• 第六章 系统开发软件和调试
• 6.1 Codewarrior IDE 的安装与使用
• 6.1.1 工程的创建
• 6.1.2 程序源代码的编辑、编译与链接
• 6.1.3 BDM 调试
• 6.2 智能车调试
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表论文
• 致谢
• 附表