基于K60的智能汽车控制系统的研究

发布时间：2017-03-22 02:13

  本文关键词：基于K60的智能汽车控制系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科学技术的不断发展，越来越多的汽车给城市带来了一系列问题，包括交通事故、道路拥挤等等。这样就促使发展智能交通和智能车技术，来解决当前所面临的问题。智能车技术的研究是一项综合性的研究，其中包括机械、传感器检测、电机控制、模式识别、图像分析、信号处理、嵌入式系统等多个学科融合。智能汽车的主要发展方向主要有自动驾驶、道路识别和分析、路况预测等。控制算法和传感器是未来智能车发展的两类重要技术。 论文以“飞思卡尔”公司32位单片机K60为整个系统的控制核心，利用OV7620图像传感器和模糊PID控制算法实现路径信息的识别，并根据判断规则对电机、舵机进行精确控制，实现了模型车平稳的在测试跑道上行驶。论文所研究的智能汽车控制系统具有自跟踪、自动驾驶、自学习等特点，具有广阔的发展前景。 论文在前期准备过程中分析了大量文献资料，提出了控制系统的设计思想和软硬件的设计方案。然后对模型车的机械结构和硬件进行了设计和调整，包括底盘的调节、重心调整、转向轮调整等。在机械结构上的调整，重点对主销后倾角、前轮外倾角、重心等机械关键部分进行了分析研究。论文采用K60单片机为整个系统的控制核心，利用OV7620图像传感器作为整个系统的信号输入，利用光电编码器检测模型车的运行速度。同时在控制系统硬件电路的设计上采用模块化的设计思想，不同的模块之间利用插针相连接，既避免了干扰又可以根据不同情况采用适宜的硬件电路。 路径识别是智能车控制系统的关键，论文详细研究了图像传感器OV7620的工作原理，并根据设计要求对图像信息进行采集和处理以获得理想的跑道信息，用于路径识别。将经过滤波和处理后的图像信息经过设定好的控制规则，得出控制决策。 论文在电机、舵机的控制算法上采用了模糊PID控制算法，相比较传统的开环控制和传统PID控制，利用模糊PID控制电机和舵机，具有精准度更高、适应性更好等特点。同时K60单片机具有模糊指令集，加快了整个模糊运算的速度。 通过不断的测试和改进，加载模糊PID控制算法的智能汽车控制系统，单圈最快速度达2.5m/s，，而常规PID的单圈最快速度达2.2m/s。利用模糊PID控制比常规PID控制，速度上快0.3m/s。经过上位机的监测和分析，实现了设计要求，并对未来的发展和研究积累了一定的数据基础。
【关键词】：单片机 图像传感器 路径识别 模糊控制
【学位授予单位】：吉林农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U463.6
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 选题的背景及意义8-9
• 1.2 国内外发展及研究现状9-11
• 1.3 论文研究内容11-12
• 第二章 智能车控制系统的总体方案设计12-15
• 2.1 系统总体设计思路12-13
• 2.2 系统总体框架及系统控制流程13-14
• 2.3 K60 控制核心介绍14
• 2.4 本章小结14-15
• 第三章 车模系统机械结构的调整15-20
• 3.1 前轮定位调整15-17
• 3.2 车体重心位置调整17-18
• 3.3 转向舵机力臂改造及调试18-19
• 3.4 齿轮传动机构调整19
• 3.5 其它机械结构的调整19
• 3.6 本章小结19-20
• 第四章 智能车控制系统硬件设计20-26
• 4.1 K60 单片机最小系统模块20
• 4.2 摄像头 OV7620 驱动模块20-21
• 4.3 电机驱动模块21-22
• 4.4 电源模块22-24
• 4.5 测速模块24
• 4.6 舵机驱动模块24-25
• 4.7 本章小结25-26
• 第五章 图像识别与处理26-32
• 5.1 OV7620 的工作原理26-27
• 5.2 图像采集27
• 5.3 路线提取27-28
• 5.4 图像滤波28-29
• 5.5 路径识别29-31
• 5.6 本章小结31-32
• 第六章 控制系统的算法设计32-42
• 6.1 控制策略分析32
• 6.2 模糊控制算法32-34
• 6.3 舵机控制算法34-37
• 6.4 电机控制算法37-41
• 6.5 本章小结41-42
• 第七章 上位机设计及系统测试42-49
• 7.1 上位机设计42-43
• 7.2 系统测试43-45
• 7.3 跑道测试与实验分析45-48
• 7.4 本章小结48-49
• 第八章 结论与展望49-51
• 8.1 结论49-50
• 8.2 展望50-51
• 参考文献51-54
• 作者简介54-55
• 致谢55

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孟祥斌;马斌;韩中华;;基于单片机的表具数字图像采集系统设计[J];电子产品世界;2010年10期

2 武丽;;基于图像传感器的黑线提取及抗干扰算法研究[J];电子技术应用;2012年02期

3 朱广;周程亮;;CCD图像传感器在路径识别系统中的应用[J];工业控制计算机;2009年03期

4 张迪洲;李增彦;;智能车两类路径识别系统比较研究[J];电子设计工程;2012年17期

5 罗强;徐文城;刘尧;;基于激光传感器的智能车路径识别系统设计[J];电气自动化;2012年05期

6 林建宇;;基于CCD传感器的智能小车控制系统设计[J];上海电力学院学报;2013年03期

7 云康;高超;;基于CMOS摄像头的智能寻迹车的设计与实现[J];华北水利水电学院学报;2008年05期

8 张男;毛琼;;PID模糊控制器的设计及在智能车转向控制上的应用[J];科技风;2012年05期

9 肖军;;传感器在汽车中的应用和发展趋势[J];农业工程;2012年12期

10 雷双江;肖世德;熊鹰;查峰;;基于BP神经网络的移动机器人循迹控制[J];机床与液压;2013年03期

  本文关键词：基于K60的智能汽车控制系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：260704