智能小車的算法研究

電氣自動(dòng)化論文編號(hào):ZD876    論文字?jǐn)?shù):17545,頁(yè)數(shù):63

目  錄
摘 要...Ⅱ
Abstract .  . ...Ⅲ
1 前言...1
1. 1智能車背景及發(fā)展 2
1.2 研究意義及主要工作 3
2系統(tǒng)整體框架.4
2.1系統(tǒng)框架 4
2.1.1 主要模塊： 4
2.1.2  工作過(guò)程： 5
2.2系統(tǒng)軟件 5
2.3方案簡(jiǎn)介 6
3 硬件電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)..6
3.1最小系統(tǒng)板的設(shè)計(jì) 6
3.2電源模塊 8
3.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 9
3.4攝像頭 11
3.5速度傳感器 13
3.6  串口和模式選擇 14
4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).14
4.1 HCS12控制軟件主要理論 14
4.2 軟件各功能模塊設(shè)計(jì) 14
4.2.1 時(shí)鐘模塊 14
4.2.2 PWM輸出模塊 15
4.2.3 ECT模塊 16
4.3 圖像采集 17
4.4 圖像處理 19
4.4.1 二值化算法 19
4.4.2 黑線提取流程 19
4.5 控制算法 21
4.5.1 PID 簡(jiǎn)介 21
4.5.2 模擬PID與數(shù)字PID 21
4.5.3 PID控制原理 22
4.5.4 位置式PID與增量式PID 23
4.5.5 PID各環(huán)節(jié)作用 23
4.6 路徑識(shí)別 24
4.7 舵機(jī)控制 25
4.8 電機(jī)控制 25
5 開發(fā)工具及其調(diào)試26
5.1 上位機(jī)開發(fā)工具 26
5.2 串口調(diào)試工具 28
6 總  結(jié).28
7 致謝.29
參考文獻(xiàn)：29
附錄1：.30
附錄2：..30

摘  要

 智能汽車，是一種集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、自動(dòng)行駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)， 集中地應(yīng)用到自動(dòng)控制、模式識(shí)別、傳感器技術(shù)、汽車電子、電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等多個(gè)學(xué)科，是典型的高新技術(shù)綜合體，具有重要的軍用及民用價(jià)值。文中主要介紹了競(jìng)速車模的整體框架、硬件設(shè)計(jì)、攝像頭圖像采集模塊、光電編碼器速度采集模塊、執(zhí)行模塊電路設(shè)計(jì)、電源管理模塊以及系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)方面，結(jié)合大賽選用芯片的要求，自行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的電路板，實(shí)踐證明，該電路板較好的集成了智能車所需電路，使得整車的集成度提高，性能更加可靠。軟件系統(tǒng)以Freescale16位單片MC9S12XS128作為系統(tǒng)控制處理器，采用CMOS數(shù)字?jǐn)z像頭OV6620獲取實(shí)時(shí)賽道信息，通過(guò)邊緣檢測(cè)方法提取賽道黑線，求出小車與黑線間的位置偏差，采用PD控制算法對(duì)舵機(jī)轉(zhuǎn)向進(jìn)行控制。通過(guò)光電編碼器YZ30D4S-2NA-200實(shí)時(shí)獲取小車速度，采用P控制策略形成速度閉環(huán)控制。

關(guān)鍵詞：PID控制，單片機(jī)

Abstract
Smart car is an integrates system ,which is a collection of functions such as  perception, planning and decision making,automatic running，applicated to several subjects as automatic control, pattern recognition and sensor technology, automobile electronics, electrical, computer，machinery and so on,and it is a typical high-tech complexes，which has an important military and civilian value.The paper introduces the overall  framework,hardware design,camera image acquisition module,photo electrical encoder speed acquisition module,implementation module circuit design, power management module and system software design of the racing car. As for the hardware  design, the racing car system, with single-chip  MC9S12XS128 as its system control processor,uses CMOS digital camera to obtain the real-time track information, extracts the black line on the contest lane with the edge detection method, and calculates position deviation between the car and the black line, distinguishes the different shape of the lane, then PD control algorithm for steering engine steering control was given in this paper. Through the photo electrical encoder named YZ30D4S-2NA-200 to attain the real-time car speed, and uses incremental P strategy to achieve the speed closed-loop control.

Keywords： PID control ,  SCM