学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

嵌入式智能小车运动控制系统的研制

作　者: 石亿
导　师: 徐建闽; 黄辉先
学　校: 湘潭大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 智能小车 模糊控制 PID控制 Matlab仿真 嵌入式操作系统
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 56次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


随着科学技术的发展，嵌入式系统在控制领域得到了越来越广泛的应用，而基于嵌入式开发的智能车辆在智能交通系统（ITS）中也扮演着越来越重要的角色。本文以华南理工大学在广州现代产业技术研究院的交通实验室建设为背景，分析了智能小车的功能，并以Cortex-M3为主控制器，设计了一个集环境感知、规划决策于一体的智能小车运动控制系统。论文首先对智能小车的控制系统和各个功能模块进行了详细的分析，其次，根据小车的运动特性建立了其运动学模型，为控制系统的设计提供了理论依据，在跟踪算法设计中，以车体偏离中心线的偏差与偏差率作为输入设计了模糊控制器，结合光电传感器反馈的速度值设计PID控制算法实行闭环控制，并使用Matlab工具进行仿真，验证了模糊控制算法和PID控制算法的优越性，再次，设计交通信号控制机与智能小车间的无线通信协议，实现智能小车对交通信号灯状态的识别，最后，在Cortex-M3上移植uC/OS-II嵌入式实时操作系统，编写多任务程序对智能小车的功能模块进行管理，提高了智能小车控制系统的实时性。本论文的主要工作内容如下：一、根据选用的主控制器和传感器，设计了嵌入式系统控制电路。二、建立了智能小车的运动学模型，分别采用了模糊控制算法和PID算法对智能小车的舵机和驱动电机进行控制，并使用Matlab工具进行仿真实验，验证了控制算法的优越性。三、分析了交通信号控制机系统的工作原理，并设计了信号控制机与智能小车之间的无线通信协议，实现了智能小车识别交通信号灯。四、通过移植uC/OS-II嵌入式实时操作系统到主控制器Cortex-M3上，编写多任务程序对智能小车实现多任务管理，提高了运动控制系统的实时性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-13
  1.1 选题背景与研究意义  8
  1.2 智能车辆国内外研究现状  8-10
    1.2.1 国外智能车辆研究现状  8-9
    1.2.2 国内智能车辆研究现状  9-10
  1.3 智能车辆的关键技术  10-11
    1.3.1 导航技术  10-11
    1.3.2 传感器及其数据融合  11
    1.3.3 智能控制  11
  1.4 论文结构及研究工作  11-12
  1.5 小结  12-13
第2章 嵌入式控制系统硬件的设计  13-20
  2.1 智能小车整体结构设计  13-14
  2.2 Cortex-M3 最小控制系统  14-15
  2.3 电源模块  15
  2.4 导航模块  15-16
  2.5 无线数传模块  16
  2.6 RFID 射频模块  16-17
  2.7 速度检测模块  17-18
  2.8 避障检测模块  18-19
  2.9 小结  19-20
第3章 智能小车建模及控制算法研究  20-36
  3.1 智能小车建模  20-23
    3.1.1 小车舵机运动学模型  20-21
    3.1.2 小车驱动电机运动学模型  21-22
    3.1.3 小车运动学模型  22-23
  3.2 舵机的控制器设计  23-30
    3.2.1 模糊控制算法  23-24
    3.2.2 模糊控制器的设计  24-27
    3.2.3 舵机系统的 MATLAB 仿真  27-30
  3.3 驱动电机 PID 控制器的设计  30-35
    3.3.1 PID 控制算法  30-32
    3.3.2 PID 控制器的设计与仿真  32-34
    3.3.3 PID 控制器的参数整定  34-35
  3.4 小结  35-36
第4章 智能小车识别信号灯的设计  36-43
  4.1 交通信号控制机  36-37
  4.2 交通信号控制机软件系统  37-38
  4.3 交通信号控制机系统的通信  38-40
  4.4 交通信号灯识别的实现  40-42
    4.4.1 识别方案的设计  40-41
    4.4.2 识别方案的实现  41-42
  4.5 小结  42-43
第5章 嵌入式控制系统的软件设计  43-56
  5.1 RealView MDK 集成开发环境  43
  5.2 uC/OS-II 嵌入式操作系统移植  43-52
    5.2.1 任务调度  44-47
    5.2.2 通信机制  47-48
    5.2.3 uC/OS-II 在 LPC1768 上的移植  48-52
  5.3 智能小车任务程序设计  52-55
    5.3.1 主程序流程设计  52-53
    5.3.2 检测任务  53-54
    5.3.3 控制策略任务  54
    5.3.4 电机驱动任务  54-55
  5.4 小结  55-56
第6章 总结与展望  56-57
  6.1 总结  56
  6.2 展望  56-57
参考文献  57-60
致谢  60-61
附录  61-64
硕士学位期间学术论文及研究成果  64

相似论文

  1. 电缆巡检车图像引导技术的研究,U469.6
  2. 船用舵机电液伺服单元单神经元PID控制,U666.152
  3. 模糊控制、神经网络在平面二级倒立摆中的应用,TP273.4
  4. 非线性变结构导引规律的研究,TJ765
  5. 涵道式无人飞行器系统的建模与控制策略研究,V249.122
  6. 半导体激光器温度控制系统的研究,TP273
  7. 压电驱动微工作台的控制与校正技术研究,TP273
  8. 自适应模糊控制算法研究及其实现,TP273.4
  9. 风光互补并网发电系统及最大功率点追踪,TM61
  10. 片状农业物料滚筒干燥控制系统研究,S226.6
  11. 一种多用途采摘机器人末端执行器的设计与研究,S24
  12. 板球系统的控制算法研究,TP13
  13. 矿用电动机软起动器实验装置设计,TM343.2
  14. 多层共挤流涎成形过程温度控制技术研究,TQ320.721
  15. 小型无人搜救飞艇的控制系统研究,V249.1
  16. 基于油耗的城市交通信号分层递阶控制的优化研究,U491.51
  17. 基于DSP的石材加工用摆式砂锯机电机节能控制器的研究与开发,TM343
  18. 双馈变速风力发电机组控制系统的研究,TM315
  19. 中密度板纤维干燥系统与PLC控制系统设计,TP273
  20. 基于模糊神经网络的驼峰推峰速度自动控制系统的研究,U284.6
  21. 基于FPGA的数字控制器硬件实现方法研究,TN791

中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 计算机控制、计算机控制系统
© 2012 www.xueweilunwen.com