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基于电磁导航智能车的控制研究及实现

吴祥  
【摘要】:智能车作为一种轮式机器人,是高科技的产物,具有“善解人意”的功能。目前各国对智能车的探究都在如火如荼地进行着,自动驾驶智能车作为一个研究方向,得到快速发展。随着中国制造2025的提出,必将促进此方面的投入和发展,通过对自主驾驶智能车技术的研究,为智能车带来更广阔的应用前景。本文针对全国大学生飞思卡尔杯智能车大赛,设计了一种电磁自主导航式智能车控制系统,完成在赛道上稳定又快速的自循迹行驶。在硬件方面,本文依据先总后分,先粗后细的原则,通过给定的车模,确定可以布置的可用空间进行硬件的设计,以飞思卡尔32位微处理器MK60FN1MOVLQ15为主控模块,选择合适的元器件作为主控芯片的外围电路,完成硬件系统的制作。通过各硬件模块和车模共同搭建整车,经过多次试验调试,完成小车机械结构的最优调整。在软件方面,本文对电磁导航原理方面做了深入了分析和研究,提出了四线圈传感器电磁感应算法检测方案,采用曲线拟合法进行偏移位置的解算,并通过了实验验证此算法的高精度性。对于舵机的控制,本文对其转角特性和原理做了分析,采用增量PID算法对其进行控制,通过大量实践整定PID参数,进行了模拟追踪弯道仿真,结果显示对弯道有很好的适应性。对于智能车速度的控制,在传统PID控制的基础上,提出了Fuzzy-PID控制的自适应控制算法,进行了Matlab仿真对比验证。通过对比可以看出Fuzzy-PID控制具有更小的超调量,响应速度更快,稳定性更好等优点,尤其对复杂路径下的智能车控制更有优势。利用软件开发平台IAR进行程序设计下载到微处理器中进行赛道测试,通过数据分析,也同样验证了Fuzzy-PID控制算法精确度高、鲁棒性能好。


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