学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于MC9S12XS128智能小车控制系统的研究与应用

作　者: 谢敏
导　师: 赵文龙
学　校: 南昌航空大学
专　业: 控制工程
关键词: 智能小车模糊自适应PID控制 MC9S12XS128 LabVIEW 遗传算法
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 1001次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

近年来，随着人们生活水平的提高，汽车已经成为人们首选的出行工具，但同时也出现了一系列交通问题，使得交通环境日趋恶劣。美、日和一些欧洲国家投入了大量的资金对智能交通网络进行研究。其中智能型车辆在整个智能交通系统里起到关键性作用，是整个车辆工程领域的研究前沿。智能车辆自动驾驶技术在道路管理、交通运输等领域得到推广应用，受到各国的广泛重视。本文是在“飞思卡尔”杯全国智能汽车大赛背景下诞生的，详细介绍了一种基于电磁传感器的寻迹智能车的设计与实现。该系统主要由电源模块、直流电机驱动调速模块、舵机转向控制模块、跑道信号检测模块、速度检测模块、液晶（LCD）显示模块和无线通信模块组成。本文分别从软件和硬件两方面，详细介绍了智能小车整个系统的设计过程。在硬件方面，以飞思卡尔半导体公司生产的16位微控制器（MC9S12XS128）作为控制核心，设计了主电源模块电路、直流电机驱动调速模块电路、速度测量模块电路、跑道信号检测模块电路、液晶（LCD）显示模块电路，转向舵机模块电路和无线通信模块电路。在软件方面，采用codewarrior5.0软件作为开发平台，编写了系统主程序、电机和舵机的控制子程序、液晶（LCD）显示子程序、速度检测子程序和无线通信子程序。同时在控制算法策略方面：电机采用了闭环系统，运用模糊PID算法对智能小车的速度进行调节；舵机控制模块采用了经典的PID控制算法，该算法广泛应用于工业控制中，并取得了不错的控制效果；并且运用遗传算法对舵机的数学模型进行辨识。此外，为了提高整个系统的开发效率以及更为深入的研究智能小车系统，基于LabVIEW软件开发了智能小车系统开发平台。通过实验验证，所设计的控制系统具有简洁高效、自适应能力强和实时性好等特点。以该方案开发的智能小车控制系统，能够正确而迅速地对赛道辨识和跟踪。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-9
第1章绪论  9-12
  1.1 智能车辆国内外的研究现状  9-10
  1.2 智能小车比赛的发展概况  10-12
第2章智能小车硬件系统设计与实现  12-32
  2.1 主控制模块  13-17
    2.1.1 MC9S12XS128 基本硬件系统介绍  13-16
    2.1.2 MC9S12XS128 最小系统板  16-17
  2.2 电源设计  17-18
  2.3 传感器模块设计  18-21
    2.3.1 电磁传感器的设计  18-20
    2.3.2 电磁传感器的布局  20-21
  2.4 直流电机（RS380-ST）简介及其驱动电路  21-23
    2.4.1 RS-380SH 直流电机介绍  21-22
    2.4.2 直流电机调速驱动电路  22-23
  2.5 小车测速模块的设计  23-25
  2.6 舵机控制介绍  25-30
    2.6.1 智能小车转向系统标定  27-28
    2.6.2 PWM 控制量与前轮转向角标定实验  28
    2.6.3 前轮转角与转弯半径关系  28-29
    2.6.4 智能小车前轮方向控制方案  29-30
  2.7 无线通信模块  30-32
第3章基于遗传算法的舵机数学模型辨识  32-40
  3.1 S3010 型舵机模型结构分析  32-34
    3.1.1 S3010 舵机结构  32-33
    3.1.2 舵机数学模型辨识分析  33-34
  3.2 遗传算法实现参数辨识  34-40
    3.2.1 参数编码  34-35
    3.2.2 适应度函数选择  35
    3.2.3 选择  35
    3.2.4 交叉  35-36
    3.2.5 变异  36
    3.2.6 拟合精度指标  36
    3.2.7 舵机辨识分析  36-40
第4章智能小车软件系统设计  40-50
  4.1 系统开发软件与软件规划  40-43
    4.1.1 开发软件 Codewarrior 5.0 的使用方法  40-42
    4.1.2 系统软件规划  42-43
  4.2 系统各模块的初始化设置  43-47
    4.2.1 PWM 模块  43-45
    4.2.2 ECT 模块  45-46
    4.2.3 串口通信（SCI）模块  46
    4.2.4 测速模块  46-47
  4.3 赛道识别模块软件设计  47-50
    4.3.1 电磁传感器优先级的设定  48
    4.3.2 赛道十字路口的通过  48-49
    4.3.3 基于软件细分算法的赛道识别  49-50
第5章基于模糊 PID 的智能小车速度控制系统  50-64
  5.1 PID 控制算法介绍  50-51
  5.2 模糊自适应 PID 算法介绍  51-56
    5.2.1 模糊自适应 PID 理论概述  51-52
    5.2.2 模糊 PID 控制器的设计  52-56
  5.3 系统仿真及速度控制实验  56-64
    5.3.1 智能小车速度仿真  56-57
    5.3.2 基于模糊自适应 PID 的速度控制系统设计  57-64
第6章上位机监控软件设计  64-69
  6.1 LabVIEW 软件  64-67
    6.1.1 VISA 介绍  64-65
    6.1.2 串口数据接收框图设计  65-67
  6.2 智能小车系统实时监测界面  67-69
第7章结论与展望  69-71
参考文献  71-74
发表论文情况说明  74-75
致谢  75-76
附录  76-82

基于MC9S12XS128智能小车控制系统的研究与应用

内容摘要

全文目录

相似论文