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基于瑞萨MCU高速智能车模的设计与实现

作 者: 顾强
导 师: 何顶新
学 校: 华中科技大学
专 业: 控制理论与控制工程
关键词: 智能车模 系统仿真 嵌入式系统
分类号: U469.79
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 38次
引 用: 0次
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内容摘要


轮式移动机器人技术为工业界带来了持续的创新和高效的生产,并一直是学术研究的重点。而智能车是轮式移动机器人技术与现代汽车技术结合的产物。随着智能车技术的不断发展,汽车智能化已成为发展趋势。智能车技术可以实现包括识别道路、自动驾驶等一系列功能,并且自动泊车技术已经应用于汽车工业。当前,通信技术、传感器技术、嵌入式技术、自动控制技术的不断发展革新,极大地推动了智能车研究的进步,也为智能车的设计和开发带来了新的挑战。本文以自制车模作为载体,设计智能车模控制系统,并采用瑞萨单片机为核心,实现高速轨迹跟踪。本文建立智能车模的运动学模型,提出两种不同的系统设计方案,通过仿真分别测试不同系统的性能。在综合比较系统性能和复杂程度后,选择更稳定和简单的设计方案加以实现。通过分析此方案的系统需求,本文提出高速智能车模的实现方案。文中论述的智能车模由控制系统、舵机、光电传感器、编码器、4台直流电机和自制碳纤维机械结构组成。控制系统核心为瑞萨H8/3048单片机,通过采集光电传感器和编码器的信号,计算智能车模的行驶姿态和速度,控制舵机和4台直流电机,实现高速轨迹跟踪。实验证明,整个系统拥有出色的动态性能和稳定性。同时,经过进一步的研究开发,这台高速智能车模可以扩展为通用化移动机器人研究平台。也可以通过优化智能车模的模型,进而建立相关仿真实验平台用于研究和应用。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 课题研究背景及意义  8-10
  1.2 课题研究现状  10-13
  1.3 论文主要内容及构成  13-14
2 智能车模运动学模型  14-16
3 智能车模控制器设计及仿真  16-25
  3.1 智能车模控制器方案  17-20
  3.2 仿真与分析  20-24
  3.3 本章小结  24-25
4 智能车模系统的实现  25-41
  4.1 系统需求分析与系统框架  25-26
  4.2 机械结构设计  26-27
  4.3 硬件结构  27-36
  4.4 软件总体设计  36-38
  4.5 设备驱动程序及信号处理  38-40
  4.6 本章小结  40-41
5 实时实验  41-52
  5.1 差速控制  41-44
  5.2 性能测试和分析  44-50
  5.3 全程实验  50-51
  5.4 本章小结  51-52
6 总结与展望  52-54
  6.1 工作总结  52
  6.2 工作展望  52-54
致谢  54-55
参考文献  55-59
附录 攻读硕士学位期间发表论文目录  59

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 各种汽车 > 其他汽车
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