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《南京理工大学》 2015年
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多传感器小车的控制系统设计与研究

沈维佳  
【摘要】:近年来,随着智能机器人技术的发展,智能小车开始逐渐运用到现代社会的各个领域。作为智能小车研发的关键技术,运动控制和功能设计已经成为智能小车研究的重点。本文结合多传感器信息融合技术对智能小车的功能设计和运动控制技术等重要课题进行了研究。首先,根据本文设计多传感器小车的功能,提出各模块的设计方案,并分析各方案的可行性。针对总体方案分别对硬件系统和软件系统进行分析,逐一介绍了本文功能设计的原理并且对各模块程序进行说明。其次,本文对多传感器小车的运动控制系统进行了研究与设计。通过比较各控制系统的性能,设计出基于模糊控制的智能小车运动控制系统和模糊PID控制的直流电机控制系统。通过MATLAB软件对各控制系统进行仿真分析,对直流电机的响应结果进行比较分析,检验设计系统的合理性。最后,对本文设计的多传感器小车运动功能进行实验分析,主要包括循迹系统、避障系统、红外遥控系统、循迹避障系统和测速系统。将各系统在不同的车速下进行测试,以观察设计系统的稳定性。实验结果表明,本文设计的多传感器小车性能良好,在车速较低时稳定性高,符合系统的设计要求,为智能小车的进一步优化设计打下基础。
【关键词】:多传感器小车 模糊控制 功能设计 直流电机控制
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP23
【目录】:
  • 摘要3-4
  • Abstract4-7
  • 1 绪论7-15
  • 1.1 课题的选题背7-9
  • 1.2 本课题的研究目的和意义9-10
  • 1.3 国内外研究发展状况10-13
  • 1.3.1 国外多传感器智能车辆发展状况10-12
  • 1.3.2 国内多传感器智能车辆发展状况12-13
  • 1.4 本文主要研究内容13-14
  • 1.5 本章小结14-15
  • 2 多传感器小车硬件设计15-26
  • 2.1 系统方案设计15-17
  • 2.1.1 主控制器15
  • 2.1.2 循迹系统设计15-16
  • 2.1.3 避障系统设计16-17
  • 2.1.4 遥控系统设计17
  • 2.2 电路设计17-25
  • 2.2.1 复位电路17
  • 2.2.2 晶振电路17-18
  • 2.2.3 电源电路18
  • 2.2.4 循迹电路18-19
  • 2.2.5 串口电路19-20
  • 2.2.6 电机控制电路20-22
  • 2.2.7 测速电路22-23
  • 2.2.8 红外控制电路23
  • 2.2.9 PCB23-25
  • 2.3 本章小结25-26
  • 3 多传感器小车软件设计26-42
  • 3.1 Keil4软件开发环境26-27
  • 3.2 多传感器小车算法27-35
  • 3.2.1 模糊控制27-31
  • 3.2.2 PID控制31-34
  • 3.2.3 模糊PID控制34-35
  • 3.3 功能程序设计35-41
  • 3.3.1 循迹程序设计35-37
  • 3.3.2 避障程序设计37-38
  • 3.3.3 遥控程序设计38-39
  • 3.3.4 测速程序设计39-40
  • 3.3.5 循迹避障程序设计40-41
  • 3.4 本章小结41-42
  • 4 多传感器小车系统优化42-52
  • 4.1 多传感器小车驱动机构42
  • 4.2 直流电机动态特性42-45
  • 4.2.1 直流电机相关参数42-43
  • 4.2.2 直流电机模型建立43-45
  • 4.3 仿真验证与系统优化45-51
  • 4.3.1 模型验证45-46
  • 4.3.2 系统优化46-51
  • 4.4 本章小结51-52
  • 5 系统调试及测试52-61
  • 5.1 速度测试52-54
  • 5.2 红外控制系统54-55
  • 5.3 循迹系统55-57
  • 5.4 避障系统57-59
  • 5.5 循迹加避障系统59-60
  • 5.6 本章小结60-61
  • 6 总结与展望61-63
  • 6.1 论文主要工作总结61-62
  • 6.2 工作展望62-63
  • 致谢63-64
  • 参考文献64-68
  • 附录68-70
  • 差动智能小车系统电路图68-70
  • 差速智能小车实物图70
  • 攻读硕古学位期间发表的论文和出版著作情况70

【参考文献】
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