《激光引导智能车运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《激光引导智能车运动（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 中国石油大学（华东）毕业设计（论文）中国石油大学（华东）毕业设计（论文） 基于激光管的智能车路径识别算法及控制策略 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 2011 年 6 月 20 日 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文） 摘 要 飞思卡尔全国大学生智能车邀请赛是教育部主办的全国五大竞赛之一，其设计内容涵盖了控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械、能源等多个学科的知识。该竞赛以飞思卡尔半导体公司为协办方，自 2006 年首届举办以来，成功举办了五届。 本文根据竞赛要求设计了以飞思卡尔单片机 MC9S12X128 为核心的智能车系统，包括激光传感器信息采集与处理、电
2、机驱动、控制算法及控制策略等方面。 本文先对智能车的竞赛规则和赛道特征进行了分析，在此基础上构思系统总体框架和软件框架。本文应用激光传感器作为智能车的信息采集模块，依据激光传感器采集的信息对舵机进行分级式控制，实现智能车的方向控制。通过光电编码器获取智能车当前的运行速度，结合赛道信息设定运行速度，采用增量式 PID 算法控制驱动电机，实现智能车自动有效寻迹、平稳高速行驶。 关键词关键词: : 智能车；激光传感器；路径识别；PID 控制 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文） ABSTRACT The Freescale Smart Car Invitational Tournament of
3、 natioanl college students is one of the five biggest events sponsored by Ministry of Education. It covers knowledge of various subjects，such as the control, pattern recognition, sensing technology, automobile electronics, electrical, computer, machinery, energy, etc. With the Freescale semi-conduct
4、or company as the co-organizer, this competition has successfully held five sessions. According to the reqiurements of the competition, this paper designed the smart car system with the Freescale MC9S12X128 as the core chip,which includes the information collection and processing of laser sensor, th
5、e motor drive, the controlling algorithm and controlling strategies etc. This paper first analyzed the competition rules and characteristics of the competition circuit. With these anlaysis as the basis, it then designed the framework of the whole system and the software. Using the laser sensor as th
6、e information collection module, it controls the steering gear grade by grade according to the information collected by the laser sensor, thus controlling the direction of the smart car. To achieve an automatic and effective tracing and stably high speed, it first needs to get the current speed of t
7、he smart car through photoelectric encoder and then set the running speed according to the circuit information ,finally control the drive motor through incremental PID algorithm. Keywords: smart car; Laser sensors; Path recognition; PID control中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文） I 目 录 第 1 章 前 言 . 1 1.1 智能车大赛概况 . 1
8、 1.2 光电组智能车 . 1 1.2.1 光电组智能车的优缺点 . 2 1.2.2 光电组智能车对前瞻的要求 . 3 1.2.3 光电组智能车对检测宽度的要求 . 3 第 2 章硬件电路设计 . 5 2.1 电源驱动板设计 . 5 2.2 单片机及其它模块驱动电路 . 6 2.3 舵机驱动电路 . 6 2.4 电机驱动电路 . 6 2.5 激光传感器驱动电路及工作原理 . 7 2.6 激光传感器器件安装 . 10 第 3 章 路径识别与转向控制 . 12 3.1 赛道分析 . 12 3.2 路径检测与判断原理 . 13 3.3 舵机控制 . 15 3.3.1 黑线位置信息的使用 . 15 3
9、.3.2 调整舵机的原则 . 15 3.3.3 根据位置标号控制转向 . 16 3.3.4 分级式控制 . 16 3.3.5 分级式控制程序 . 17 3.4 特殊赛道标志检测 . 19 3.4.1 起跑线的识别条件 . 20 3.4.2 起跑线的控制策略 . 20 3.4.3 起跑线的识别程序 . 20 3.4.4 十字交叉线的识别条件 . 21 3.4.5 十字交叉线的控制策略 . 21 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文） II 3.4.6 十字交叉线的识别程序 . 21 第 4 章速度控制策略 . 23 4.1 开环控制 . 23 4.2 闭环控制 . 24 4.2.1 测速 .
10、24 4.2.2 光电编码器的测量方法 . 24 4.3 PID 控制算法 . 26 结 论 . 30 致 谢 . 31 参考文献 . 32 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文） 1 第 1 章 前 言 1.1 智能车大赛概况 “飞思卡尔”智能车大赛起源于韩国，是韩国汉阳大学汽车控制实验室在飞思卡尔半导体公司资助下举办的以 HCSl2 单片机为核心的大学生课外科技竞赛。 全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛是在规定的模型汽车平台上，使用飞思卡尔半导体公司的 16 位微控制器作为核心控制模块，通过增加道路传感器、电机驱动电路以及编写相应软件，制作一个能够自主识别道路的模型汽车，按照规定路线行
11、进，以完成时间最短者为优胜。其设计内容涵盖了控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械、能源等多个学科的知识，对学生的知识融合和实践动手能力的培养，具有良好的推动作用。 首届“飞思卡尔“全国大学生智能汽车竞赛在清华大学的承办下落户中国，首届大赛采用邀请赛的方式，邀请了国内具有控制科学与工程学科博士授予点的高校（含港澳）50 余所。该竞赛以飞思卡尔半导体公司为协办方，自 2006 年首届举办以来，成功举办了五届，得到了教育部吴启迪副部长、张尧学司长及理工处领导、飞思卡尔公司领导与各高校师生的高度评价，已发展成全国 30 个省市自治区 200 余所高校广泛参与的全国大学生智能汽车竞赛。 2008 年第三届被教育部批准列入国家教学质量与教学改革工程资助项目中 9 个科技人文竞赛之一,2009 年第四届被邀申请列入国家教学质量与教学改革工程资助项目。 参赛选手须使用竞赛秘书处统一指定的竞赛车模，采用飞思卡尔 16 位微控制器MC9S12XS128 作为核心控制单元，自主构思控制方案及系统设计，包括传感器信号采集处理、控制算法及执行、动力电机驱动、转向舵机控制等，完成智能车工程制作及调试，于指定日期与地点参加各分赛区的场地比赛，在获得决赛
