基于“弦切法”的赛车控制算法研究毕业论文

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1、基于“弦切法”的赛车控制算法研究毕业论文第一章前言教育部为了加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，在已举办全国大学生数学建模、电子设计、机械设计、结构设计等4大竞赛的基础上，经研究决定，委托教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会主办每年一度的全国大学生智能汽车竞赛（教高司函［2005］201号文）[1]。该项赛事与其它四项赛事一样，旨在培养与提高当代大学生的动手力、创新能力、自学能力、理论应用于实际的能力等，具有重大的现实意义。但是与其它赛事有很大的区别，它不仅是面向某个方向，如机械设计大赛面向的是机械设计方面，电子

2、设计大赛面向的是电子原器件运用、电路设计方面，而这项赛事的综合性很强，基本囊括了上述四项大赛的内容，涵盖了控制、模式识别、传感、电子、电气、计算机和机械等多个学科，这对进一步深化高等工程教育改革，培养本科生获取知识、应用知识的能力及创新意识具有重大的意义。1.1设计背景智能车（IntelligentCar）是电子计算机等最新科技成果与现代汽车工业相结合的产物，因而“善解人意”。通常具有自动驾驶、自动变速，甚至具有自动识别道路的功能。另外，智能车内的各种辅助设施也一应电脑化，常常给人以新奇感[2]。在科技引领时代的今天，以车

3、代步是人类适应快速生活的必然结果。然而美国国家公路交通安全管理局评估，在2000年的过六百万交通事故报告中，有20%至30%是因为司机的错误或疏忽而导致的。怎样减少司机的错误是避免交通事故的关键所在。但是这些人为的错误或疏忽是不可避免的，为了在司机犯下错误之前得以纠正或者干脆将人从驾驶这项重复而乏味的劳动中解脱出来，取之以人工智能设备是人们正在努力并已经取得了很大成果的尝试。在科技日新月异的当今，传感技术越来越先进，检测越来越可靠、精确、实时，再借助以信息网络的共享和计算机的强大运算能力，复杂的算法分析、推理使得“智能车”

4、更能、更全面的辅助人们的驾驶，甚至在不久的将来人们完全没有必要参与驾驶。1.2智能车辆发展现状、趋势及应用智能车辆，是一个集外界70环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，它集中地运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体.它具有道路障碍自动识别、自动报警、自动制动、自动保持安全距离、车速和巡航控制等功能。智能车辆致力于提高汽车的安全性、舒适性和提供优良的人车交互界面，是目前各国重点发展的智能交通系统中一个重要组成部分，也是世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业

5、增长的新动力。随着科学技术的发展，特别是计算机技术、信息技术、人工智能、电子技术的突飞猛进，智能车辆技术有了实现的技术基础。目前智能车辆技术在轿车和重型汽车上主要应用于碰撞预警系统、防撞及辅助驾驶系统、智能速度适应、自动操作等，其在军事上的应用更加广泛和重要。车辆智能化是汽车工业今后的发展趋势，也是人们对安全性要求越来越高未来汽车的发展方向。随着计算机技术和信息技术为代表的高新技术的发展，人工神经网络技术、模糊控制技术、神经模糊技术、虚拟实现等新技术的出现，智能车辆技术的研究将会有突破性的进展。智能车辆系统的实用化是是智能

6、车辆发展的前进方向，适应性强、环境适应性好的智能车辆将是研究的重点。1.3设计任务及内容安排根据第六界届全国大学生“飞思卡尔杯”智能车竞赛的规则，小车是在未知的赛道上行驶，在不违反大赛规则的前提下以及不冲出跑道的同时在最短的时间内完成比赛的参赛队胜出，参考赛道如图1.1所示。图1.1参考赛道70该技术报告详细介绍了小车的软硬件的设计、控制策略的研究、调试过程及其结论。第一章为前言，叙述关于课题来源，智能车发展现、趋势及应用；第二章讲述了智能车的整体设计结构；第三章主要是系统硬件设计；第四章主要介绍系统软件设计；第五章图像采

7、集与处理，简略介绍摄像头的选取，图像的采集及处理方法；第六章控制策略，详细介绍了PID控制、速度模糊控制思路及方法，提出了自己的控制方法“弦切法”，该方法有效地解决了区分出跑道上的小“S”、大“S”、深“S”；第七章调试软件，介绍了调试过程及结果。第二章智能车系统整体设计方案智能车竞赛规则规定，智能车系统采用飞思卡尔的16位微控制器MC9S12xs128单片机作为核心控制单元用于智能车系统的控制。在选定智能车系统采用CCD方案后，赛车的位置信号CCD传感器采集，经S12MCU的I/O口处理后，用于赛车的运动控制决策，同时内

8、部ECT模块发出PWM波，驱动直流电机对智能车进行加速和减速控制，以及舵机对赛车进行转向控制，使赛车在赛道上能够自主行驶，并以最短的时间最快的速度跑完全程。为了对赛车的速度进行精确的控制，在智能车后轴上安装光电编码器，采集车轮转速的脉冲信号，经MCU捕获后进行PID自动控制，完成智能车速度的闭环控制。此