型。因此，我们可以根据人的驾驶经验，对舵机进行控制。在实际行驶过程中，驾驶员要不停地对当前车体与路径之间的相对位置情况做出判断是加速转弯减速转弯还是保持。般，当偏差出现时，通过调整车的转向轮的转角，使车尽快回到路径上运行。驾驶员在做出调整时，实际上是先在前方路径上选择个点，称为期望点，希望车体沿定的轨迹运行到期望点，在期望点处使车体恢复到完全沿路径运行的状态。期望点的选取与当前车体和路径的相对偏差有关。当车体和路径之间的距离偏差较大时，期望点选得较远，故转向角较大在同样的距离偏差下，方位角偏差不同，选取的期望点和转向角也不同。因此，我们可以根据上述人的驾驶经验作为参考设计控制器。图为转向舵机控制的方框图。舵机转向系统的控制策略及算法小车在走直道和弯道的规则是不样的，因此要分别进行处理。直线跟踪在走直线时，要让前排正中的传感器对准黑线轨迹。如果出现了偏差，将根据偏差的大小进行调整。偏差越大，调整幅度越大偏差减小，调整幅度也减小，直至黑线回到车头中间。弯道跟踪转弯时的控制主要是旋转速度的控制，旋转速度过大会出现较大的超调，甚至来回摆动。旋转速度较小，浪费时间。因此，在转弯时，先采用大的旋转速度转弯进行到定程度时，减小旋转速度接近目标位置时，靠惯性实现无超调的转弯。特殊跟踪小车在行驶过程中，有可能遇到十字交叉路段或由于速度太快冲出跑道。对于这些特殊条件进行特殊处理对于冲出跑道，可以根据冲出的方向，把舵机转角调到舵机的最值，使小车能在短时间内回到轨道上对于十字路，不改变舵机方向。在实际应用中，要精确了解舵机及控制器等被控对象的数学模型非常困难，由于行驶路径的不确定性，因此，基于数学模型的控制算法就不适用。针对被控对象的这特点，本系统引用了改进的仿人智能控制算法偏差和偏差变化其定义分别如下其中为设定值为实际值和分别表示第和时刻。这是两个最基本的特征变量，偏差反映实际值与设定值之间的差距，而则反映偏差变化的快慢。控制算法，其中比例增益系数抑制系数控制误差限第步控制输出第步误差第次误差极仿人智能控制以人对控制对象的观察记忆决策等智能行为为基础，根据系统偏差及偏差的变化趋势来确定控制策略。当系统误差增大或保持不变，，仿人智能控制采取闭环比例控制，使系统误差停止增加当系统误差减小或为零，仿人智能控制采取开环保持控制，并不断累积系统误差极值，修改保持控制值，调节控制量，使系统误差保持在允许范围当系统误差大于设定误差限，仿人智能控制采取开环控制，使系统误差迅速减小。从以上算法分析可以看出仿人智能控制研究的主要目标是控制器本身如何模仿图转向舵机控制方框图偏差路面检测期望值仿人智能控制器舵机控制检测值人脑的结构和行为功能，即建立控制器的知识模型，通过控制器自身的智能行为去对付对象及其环境的各种变化，而不必考虑对象数学模型的建立。试验结果实验结果表明，把制作好的智能小车放到特定的轨道上进行试验，如图图图，小车都能够很好的快速的在规定的轨道内行驶。基于仿人智能控制的转向控制器在直线形路径和大转弯路径处行驶时都可以实现智能车辆的转向控制，转向稳定性较好。参考文献马雷，王荣本智能车辆导航控制技术吉林吉林大学学报徐友春，王荣本，李兵，等中国公路学报王建华，高富强种履带式行走机器人的仿人智能控制系统自动化与仪器仪表杨志，李太福，盛朝强，等基于仿人智能的复杂关联系统控制重庆大学学报李祖枢，涂亚庆仿人智能控制北京国防工业大学出版社，李士勇模糊控制神经控制和智能控制论哈尔滨哈尔滨工业大学出版社，图小车行驶在直道中图小车行驶在弯道中图小车行驶在道中,基于仿人智能控制算法的智能车转向舵机控制盛朝强，林引，陈皎付强重庆大学自动化学院，重庆摘要针对智能车辆自主寻迹问题，运用仿人智能控制算法对智能模型车的转向舵机进行控制。该算法通过对寻迹路径的偏差及偏差的导数进行模态划分，产生对应的控制规则，控制舵机的转角，以达到消除偏差的目的。该算法具有控制灵活响应速度快超调量小鲁棒性强等优点。通过在实际模型车中的应用说明了该算法在这类系统的控制是可行的。关键词智能车辆，自主寻迹，仿人智能控制算法，转向控制中图分类号文献标志码，，，，前言随着智能交通运输系统的迅速发展，作为中个重要组成部分的智能车辆已成为此领域的研究热点。对于智能车辆的导航研究而言，车辆的转向控制尤为重要。我国将于年月举办第届大学生智能模型车竞赛，参赛队伍要制作个能够自主识别路线的智能车，在专门设计的跑道上自动识别道路行驶，以最快速度跑完全程，而智能车转向舵机的控制是高速行驶的重要保证。传统的转向控制方法有控制模糊控制和最优控制，针对智能车这类复杂对象，上述控制要么整定参数多，要么规则集和隶属函数难以确定，要么需要建立精确的数学模型。为此，我们运用仿人智能控制算法对转向舵机进行控制。智能车寻迹误差模型建立智能车的导向控制利用光电传感器对路径进行识别，然后根据车辆与路径标线之间的相对位置偏差控制车辆的运行方向，保证车沿着路径标线运行。我们选择了光电传感器寻迹方案作为控制的输入途径。如图所示小车前排为光电传感器，为两两相临之间的传感器距离，为正中光电传感器与检测到路径传感器之间的距离，位于轨迹上方的为正，下方的为负，则其中为检测到轨迹的传感器的位置。仿人智能控制的设计思想仿人智能控制的基本思想是在控制过程中利用计算机模拟人的控制行为功能，最大限度地识别和利用控制系统动态过程所提供的信息特征，进行启发和直觉推理，从而实现对缺乏精确数学模型的对象进行有效控制。具体来说，学模型的对象进行有效控制。具体来说，就是依据被控量偏差的变化变化量大小变化趋势等，及时调整控制量的大小，来抑制偏差的变化。在小车的寻迹算法中，首先要明白偏差与偏差的变化的确切含义。小车的前排检测部分装有个传感器，行驶时要始终保证最中间的传感器与轨道重合，故将最中间的传感器定义为中位。当轨迹偏离中位时，轨迹与中位之间的距离差即为算法中的偏差。此次偏差与下次偏差的差值称为偏差的变化。偏差不仅有大小还有方向，由于传感器部分是对称的，若设定偏差向方变化为正，则向相反的方向变化就为负。智能车的自主寻迹不外乎两种直道跟踪弯道跟踪。小车在不同情况下的控制规则是不样的，下面就对这两种状况下的控制规则进行详细阐述。直道跟踪置位置标志保存传感器和黑线的相对位置，始终让正中的传感器对准黑线。如果出现了偏差，将根据偏差和偏差的变化对转向进行控制。若偏差增大，偏差的变化也增大，转向的调整幅度也要相应地增大，舵机角增大若偏差减小，偏差的变化也减小，转向的调整幅度也要相应减小，舵机角可以保持不变或者稍稍减小若偏差不变，舵机角将保持不变，直至偏差为零，最中间的传感器与轨迹重合，小车沿着轨迹行驶。④若偏差反方向变化，转向的控制规则同。转向的调整速度还与小车目前的速度有关。速度越快，转向的调整速度越快速度越慢，转向的调整速度越慢。当偏差等于零时，直道要加速。弯道跟踪判断是否进入弯道。若进弯前的速度很快，在进行刹车的同时以较快的速度调整到适合弯道的转向。进入弯道后，让小车以给定速度行驶，转向的调节尽量小，调节过大会出现来回摆动的现象。小车出弯时加速。特殊寻迹的控制规则当赛车由于速度过快冲出赛道或者在行驶的过程中遇到赛道交叉，我们针对这两种特殊的情况需做特殊处理。赛车冲出赛道图小车偏离轨道如图所示，当赛车跑出赛道时，传感器检测不到黑线即读出状态是，针对这种情况，我们制定以下规则置位置标志保存传感器和黑线的相对位置。当黑线出了传感器检测范围时，查询位置标志，控制舵机为和出线前位置同向的最大舵机角。保持最大舵机角直到传感器再次检测到黑线，然后进入正常寻迹。十字交叉如图所示，交叉角分为两种，直线上的交叉和弯道后的交叉，针对这两种情况，我们分别制定了相应的规则。直道交叉置位置标志保存传感器和黑线的相对位置。当有多个传感器同时检测到黑线时，查询位置标志，控制舵机为交叉前位置同向的舵机角图十字交叉角弯道后的交叉置位置标志保存传感器和黑线的相对位置。当出现传感器间隔检测到黑线时，查询位置标志，控制舵机为交叉前位置同向的最大舵机角。保持最大舵机角直到后排传感器检测到交叉，然后进入正常寻迹。第五章系统的软件设计主程序流程图图主程序流程图中断程序流程图扫描传感器状态开始初始化开中断进入舵机算法调节程序进入保护电路检测程序进入驱动电机调速程序是否到是否到是否到是是是否否否图中断程序流程图图电机调速程序流程图电机调速程序流程图保护电路程序流程图图保护电路程序流程图出线处理程序流程图中断调速计数器加保护计数器加舵机计数器加出中断测速移动平均滤波算法调节输出调节后的采集端电压分压值采集值是否小于红灯点亮，蜂鸣器报警是求算术平均值否退出图传感器出线处理程序流程图交叉处理程序流程图图交叉处理程序流程图保持舵机角度并扫描传感器计算传感器状态比较当前值和出线前的值是否相等是否是否清除标志位进入正常寻迹处理回溯之前次传感器状态计算传感器状态保持舵机角度并扫描传感器算出运动趋势后排传感器检测是否出现交叉恢复正常寻迹否是第六章系统调试过程说明开发工具本次设计采用清华大学制作的开发工具。全称背景调试模式，优点有针对在工作电压和工作频率范围内所有功能的实时仿真针对目标器件的单步调试，全速运行和跟踪运行时可查看和更改内部寄存器和内存的数值片内多重硬件断点片内硬件触发和缓存替代了昂贵的总线分析器制作安装本次设计电路板为两层板，测速电机和光电码盘安装于车尾，红外