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时间:2019-01-09
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1、基于ARM与遗传算法的智能小车的设计与实现 摘要:为了提高智能小车的智能化以及抗干扰性能和鲁棒性,介绍一种基于ARM与遗传算法的智能小车的设计。小车应用ST公司的32位单片机STM32F103芯片为控制器,同时外部连接红外传感器,并通过遗传算法整定PID参数,实现更好的循迹行驶。给出了部分硬件电路图和软件流程图、算法的流程图以及相关的源代码。实践证明,采用遗传PID算法的智能小车具有更强的抗干扰性、鲁棒性并且更具智能化。 关键词:ARM/STM32F103;遗传PID算法;智能小车;智能整定 中图分类号:TN9
2、29.1?34文献标识码:A文章编号:1004?373X(2015)19?0152?04 Abstract:Toimprovetheintelligence,anti?interferenceperformanceandrobustnessoftheintelligentcar,thedesignofintelligentcarbasedonARMandgeneticalgorithmisintroduced.TheSTM32F103chipwith32?bitofSTMicroelectronicsisadopt
3、edasthecontrollerinthecar.Itisconnectedwithinfraredsensorbyouterjoin.PIDparameterisadjustedwithgeneticalgorithmtoachievethebettertrackingdriving.Thepartialhardwarecircuitdiagrams,softwareflowcharts,algorithmflowchartandtherelatedsourcecodeareprovidedinthispaper
4、.ThepracticeresultsprovethattheintelligentcarusinggeneticPIDalgorithmhas8betteranti?interferenceperformance,robustnessandintelligence. Keywords:ARM/STM32F103;geneticPIDalgorithm;intelligentcar;intelligentadjusting 0引言 随着科技的不断进步与发展,小车的智能化也在加速进行。本文使用的红外传感器[1]R
5、PR220光电开关性能优良、模块制作简单,完全能够胜任道路检测功能的实现,以及使用ST(意法半导体)公司的32位单片机芯片STM32F103RCT6[2?3],其具有强大的资源和超高处理速度,能够很好地实现遗传算法在整定参数中的运算。 近年来发展了遗传PID算法、模糊PID算法、神经网络PID算法等智能算法。遗传算法[4?5](GA?GeneticAlgorithms)是一种新型的、通过模拟生物进化机制的随机搜索和优化方法,具有并行计算、全局收敛、编码操作等特点。遗传算法最大的特点就是:不需要知道如何去解决一个问题
6、,仅仅需要知道,用什么方式对可行解进行编码,使得它能够被遗传算法机制利用[6?7]。通过遗传算法智能整定三个重要参数:比例系数[Kp,]积分系数[Ki]和微分系数[Kd,]使其达到整定最优。 综上所述,设计出一种基于ARM与遗传PID算法的智能小车,采用遗传算法,解决了PID参数整定困难的问题,从而使PID参数在一定条件下,得到智能整定最优。通过对比发现:使用遗传算法的智能小车,具有更强的适应性、抗干扰能力,并且这也是智能化向智能算法发展的方向。 1设计原理8 智能小车以32位的STM32F103RCT6芯片为
7、处理器,外部连接红外传感器(RPR220红外传感器)模块、电机驱动模块、电源模块,系统结构框图如图1所示。 通过从红外传感器采样返回的数据,控制器使用遗传算法对PID中的三个重要参数:比例系数[Kp,]积分系数[Ki]和微分系数[Kd]进行智能整定,然后使用参数较为理想的PID控制算法,得到增量值返回给PWM输出,从而控制左右两个电机的转速和方向,控制小车沿黑线前行,使小车具有更强的环境适应能力、抗干扰能力以及鲁棒性。 1.1控制器STM32F103 本设计以STM32开发板为控制器,开发板选择的是32位的ST
8、M32F103RCT6芯片作为MCU,具有强大的运算能力,在对数据采集以及数据处理上能够达到相当高的精度,拥有的资源有:2个基本定时器、4个通用定时器、2个高级定时器、2个DMA控制器、12个通道、3个12位ADC、1个12位DAC等。对数据的精确采集,使得微处理器能够准确的掌握路况,对数据处理的强大运算功能使得微处理器能够流畅运行遗传算法。
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