电磁导航式智能车系统设计与PIDNN控制算法应用研究

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1、DesignofelectromagneticnavigationsmartcarsystemandPIDNNcontrolalgorithmappliedresearchADissertationSubmittedtoNanjingUniversityofTechnologyinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringByZHOUYueSupervisor：AssociateProf．SHENJieApril2012摘要汽车工业已经有100多年的发展历

2、史，从20世纪80年代以来，智能控制理论被越来越多地应用到交通运输领域，各类汽车电子、汽车生产企业以及许多大学研究所都将智能车辆作为重点研究项目。作为当下汽车工业的研究热点以及国家大力发展的智能交通系统中的一部分内容，本课题正是契合此研究方向，以小型实验车模作为初步研究对象，并选用磁导航方式作为车模前进的道路检测手段，通过检测铺设于跑道上的磁信号，由控制算法实现车模自动完成跑道行驶的功能。本文介绍了智能车自动控制系统的结构以及工作原理，其中包括机械基础和自动控制器两大部分。机械基础方面，简单介绍了实验车模的机械参数及调校方法。自动控制器可分为硬件电

3、路和软件控制两方面，硬件电路方面，以飞思卡尔的MC9S12XSl28主控芯片为基础，设计了电源管理电路，舵机、电机、速度传感器和SD卡的驱动电路，以及从磁场检测原理，磁场检测方法选取，感应线圈放置和检测电路设计四部分详细阐述了如何设计电磁传感器。软件控制方面，主要包括数据存储和控制算法两部分。数掘存储部分，介绍了sD卡的通信原理、文件系统管理机制；控制算法部分，详细分析了基于PID神经元网络(PIDNN)的控制策略。并在这两部分基础上，完成了主控制程序、SD卡通信程序、PID神经元网络算法等编写，以及在Plastid2软件上进行仿真，比较了PID控

4、制与PID神经元网络算法在典型跑道上的行驶路径。最后以MATLABGUI作为智能车调试平台，通过读取SD卡中存储的实验车模实际行驶数据，绘制出路径偏差曲线，行驶车速曲线，以及舵机转角曲线。调试结果表明该智能车系统，能够正确识别跑道，顺利完成行驶。关键词：智能车电磁SD卡文件系统PID神经元网络AbstractTheautomotiveindustryhasahistoryof100yearsofdevelopment．Sincethe1980s，thetheoryofintelligentcontrolisincreasinglyappliedto

5、thefieldoftransportation．Allkindsofautomotiveelectronics，automobilemanufacturingcompanies，andmanyuniversityorinstituteseeintelligentvehicleasakeyresearchproject．Astheresearchfocusofthecurrentautoindustry,aswellasapartoftheIntelligentTransportationSystem，thesubjectpreciselyfitt

6、hedirectionofthisstudy．AsmalleperimentalCarmodelisusedforapreliminarystudy,andusemagneticnavigmionascarmodelsthewayforwardmeansofdetection．Layingbydetectingthemagneticsignalsontherunway,thecontrolalgorithmachievesCarmodelauto—completerunwaytraveling．Thisarticledescribesthestru

7、ctureandworkingprincipleofthesmartCarautomaticcontrolsystem，includingmechanicalbasisandautomaticcontroller．Mechanicalbasis，brieflyintroducemechanicalparametersoftheexperimentalcarmodel．AndautomaticcontrollerCanbedividedintohardwareandsoftware．Thehardwarecircuit，onthebaseoftheF

8、reescaleMC9S12XS128masterchip，designdrivecircuitsofthepowerma