【SZ85页】毕业论文_智能小车的自动驾驶系统.doc文档独家 ㊣ 精品文档 值得下载

汽车的调速系统进行建模，利用软件对系统的启动调速和抗扰的特性电路进行设计，同时初步优化控制策略。

智能汽车的硬件系统主要由电源模块主控制器模块电机驱动模块转向控制模块速度检测模块路径识别模块和实时显示模块组成。

主控制器模块采用飞思卡尔公司的单片机作为处理核心，用以处理方位信号和速度信号，同时对转向和转速进行实时控制路径识别模块采用红外传感器收集路径信息，并分析红外传感器分布对路径识别的影响驱动模块采用驱动芯片，通过控制占空比实现对直流电机的控制速度检测模块使用霍尔传感器获得智能车信息，并以此形成速度的闭环控制实时显示模块用于当前小车相关信息的显示。

智能汽车的软件系统包括以下几个模块红外传感器信息采集及处理模块速度检测模块转向控制模块转速控制模块和实时显示模块。

根据仿真结果，分析转速控制方法对智能汽车调速性能的影响，转向控制中分析控制对智能汽车的转向控制的影响。

该智能汽车控制系统具有硬件电路结构简单，系统稳定性强响应性快，控制效果好的特点。

关键词智能汽车红外传感器控制自动循迹，摘要第章绪论引言移动机器人简介及发展趋势应用前景第章智能汽车原理智能汽车结构线性二自由度汽车模型第章硬件系统设计硬件系统总体结构电源管理模块单片机及外围电路电源舵机电源转向控制模块主控制器模块电机驱动模块简介电机驱动电路速度检测模块拨码开关电路路径识别模块红外传感器识别电路实时显示模块第章机械部分智能车前轮定位的调整主销后倾角主销内倾角车轮外倾角前轮前束智能车转向机构调整优化智能车后轮减速齿轮机构调整其它机械结构的调整第章直流电机调速系统直流电机数学模型控制原理第章软件系统设计软件系统流程系统初始化模块红外传感器数据采集及处理模块转向控制模块转速控制模块测速模块起始线判断第章结论与展望结论不足之处及未来展望参考文献致谢，附录常用符号附录中断向量表附录程序翻译部分中文翻译第章绪论本章主要对智能汽车的重要性，及其产生和发展做个初步的介绍。

首先对智能汽车的重要性进行下介绍，然后对智能汽车的产生和发展进行了解，最后是智能汽车的应用展望。

引言智能机器人技术作为信息技术和先进制造技术的典型代表和主要技术手段，已成为世界各国竞相发展的技术，广泛涉及人工智能计算机视觉自动控制精密仪器传感和信息等系列学科的创新研究和综合集成，是门综合性很强的学科，代表着个国家高科技发展水平。

智能机器人般由三大部分组成运动部分智能部分和感觉部分。

运动部分，包括行走机构机械手手抓智能部分，包括有认知能力学习能力思维能力和决策能力的装置感觉部分，包括有视觉听觉触觉接近觉的装置。

智能机器人由感觉装置感受到外界环境的状况，产生信息，并由微处理器进行识别。

微处理器中存储许多知识，也就是存储许多规则和数据。

微处理器根据已有的知识，对得到的外界信号加以分析判断推理，最后作出决策，产生控制信号，驱动机器人的行走机构机械手和手抓运动，完成操作。

这样，不但能适应外界环境的变化，而且还能完成复杂的任务。

随着技术的进步，智能机器人应用范围将不仅仅局限在工农业生产上，在人类的社会生活中越来越多的出现智能机器人。

移动机器人简介及发展趋势机器人的英文名词是，词最早出现在年捷克作家克雷尔卡佩克所写的个剧本中，这个剧本的名字为，中文意思是罗萨姆的万能机器人剧中的人造劳动者取名为，捷克语的意思是苦力奴隶英文的词就是由此而来的，以后世界各国都用作为机器人的代名词。

现代机器人的研究始于世纪中期。

第二次世界大战期间，由于核工业和军事工业的发展，研制了遥控操纵器，主要用于放射性材料的生产和处理过程。

世纪年代，机器人产业得到蓬勃发展，机器人技术发展成为专门学科，称为机器人学。

机器人的应用领域进步扩大，不同的应用场所，导致了各种坐标系统各种结构的机器人相继出现，大规模集成电路和计算机技术飞跃发展使机器人的控制性能大大提高，成本不断的下降世纪后期，特别是随着传感器技术和智能技术的发展，开始进入智能机器人研究阶段机器人视觉触觉力觉听觉接近觉等项目的研究和应用，大大的提高了机器人的适应能力，扩大了机器人的应用范围，促进了机器人的智能化进程。

目前，对机器人技术发展最有影响的国家是美国和日本，许多国家成立了机器人协会，美国日本英国瑞典等国家设立了机器人学位。

机器人的应用领域不断扩大，展示出了它们的能力和魅力。

未来机器人技术的主要发展方向有机器人结构的优化，提高其部件的性能以及软件的模块化设计，从而提高机器人控制系统的适应性。

二机器人的控制技术的优化，向着开放式模块化控制系统发展，并具有良好的人机界面三机器人传感技术的融合，提高机器人系统获取环境信息及决策的能力四机器人应用多元化，不仅要涉及工业和军事，还要向医疗护理休闲和娱乐等方面发展。

随着微电子技术材料科学和人工智能研究的突破，更高智能的机器人定会出现机器人已为世纪人类文明做出了重要贡献，机器人将在世纪为人类文明做出更大的新贡献。

应用前景目前移动机器人的研究主要集中在足式步行机器人履带式移动机器人轮式机移动器人和特种机器人，其中轮式移动机器人控制相对简单，运动稳定，能源利用率较高等特点。

轮式机器人已在空间探测上初显锋芒，如阿波罗登月计划中的月球车美国发射的火星探测器等如图所示。

图勇气号火星探测器人类社会的不断前进中，交通已成为人们外出不可缺少的部分随着交通工具的发展和递增，现代交通呈现出的是种复杂和拥挤，如何解决这难题，移动机器人给出了较好的答。

通过智能网络的连接，移动机器人接收和发送道路情况的信息，判断后选取最优路径行驶，并通过智能控制使得道路交通畅通流畅，其中也可减少交通事故的发生。

随着我国北斗计划的实施，精确定位将不再遥远，在不久的将来智能汽车的发展必定会向前迈出辉煌的步。

在些特殊场合情况下，智能车也是有很大应用的，如在抢险救火时，用它探明不明地区的情况在现代反恐中，用它进行排爆作业等等。

机器人的应用将随着人类社会的不断变化变得越来越。

第章智能汽车原理本章介绍的是智能汽车的机械结构及运动模型智能汽车的机械结构主要对系统的转向控制有较大影响，质心的位置将决定前后轮的负载，从而影响到直流电机和舵机的工作。

智能汽车结构智能汽车按照移动方式可分为履带式和轮式等，其中轮式更接近现实生活，并且结构简单活动灵活。

本文设计的智能汽车是要模拟现实中汽车行驶的特性，所以采用的是轮式结构。

其中后轮为主动轮，由直流电机驱动，为智能汽车提供动力前轮为从动轮，由舵机控制并产生转角，为智能汽车提供转向力。

智能汽车的最前面为红外传感器，用于检测道路信息，具体结构如图。

图智能汽车结构线性二自由度汽车模型智能汽车在水平跑道上等速行驶时的操纵稳定性主要通过舵机转角输入的响应来研究。

作为刚体它具有多个自由度，但是为了便于理解智能汽车操纵稳定性的基本特性，需要简化数学模型，把多自由度模型缩减为只有横摆角速度和质心的偏侧角的二自由度模型。

令智能汽车坐标系的原点与智能汽车质心重合，设前轮转过角，此时在质心产生离心力，它在前后轮上引起侧向反作用力和，即前后轮的偏侧力，相应的前后轮的偏侧角为和。

前后轮速度和的方向即可确定。

根据刚体运动定理，转动瞬心点至质心点的距离为智能汽车转弯半径，质心处的速度为式中为横摆角速度，在轴上的分量为式中为质心车速与智能汽车轴的夹角，即为质心的偏侧角。

图二自由度智能汽车模型由于很小，，所以在轴上的分量为所以当很小时，即可推出这样智能汽车质心绝对加速度沿轴上的分量为根据图，用二自由度智能汽车受到的外力沿轴方向的合力与绕质心的力矩平衡方程，推出运动微分方程，为式中，和分别为前后轮的偏侧力为整车质量为车身绕轴的转动惯量和分别为前后轴到质心的间的距离为智能汽车质心绝对加速度沿横轴上的分量，即侧向及速度。

侧偏力的大小，取决于轮胎的侧偏刚度与侧偏角，即式中，和分别为前后轮胎的侧偏刚度和分别为前后轮胎的侧偏角。

所以而前后轮的和可由几何关系求得将式代入式，经整理后的二自由度智能汽车微分方程这个联立方程式包含了智能汽车的质量和轮胎侧偏刚度两方面的重要参数，能够反映智能汽车曲线运动最基本的特征。

同时显示出智能汽车质量和轮胎对其整体性能的影响。

第章硬件系统设计本章主要介绍的是智能汽车的电路设计。

作为整个系统的基础部分，硬件结构的优劣将影响到智能汽车控制的稳定性和准确性，也将对系统的软件设计产生定的影响。

硬件系统总体结构智能汽车主要由电源模块主控制器模块电机驱动模块转向控制模块速度检测模块路径识别模块和实时显示模块组成。

智能汽车以控制核心，系统硬件结构如图所示。

电源模块主控制器路径检测模块速度检测模块转向控制模块电机驱动模块实时显示模块图系统硬件结构图电源管理模块智能汽车系统的储能元件采用的镍镉电池，其为整个系统的电力来源。

镍镉电池作为初级电源，为稳压芯片和驱动芯片等提供输入。

单片机及外围电路电源选用稳压芯片为单片机和外围电路供电，如图所示。

稳压电路输出电压为，最大输出电流为，具有反电压保护，同时有短路和过热保护。

与般的稳压电路相比，静态功耗更小，在低压差下，电压更稳定，线性度更好，驱动能力更强。

直流电源图直流电压模块舵机电源舵机的工作电压由可调电源提供，如图所示稳压芯片的稳压范围在，输出电流超过，具有较强的驱动能力，同时具有限流和过热保护功能。

直流电源图舵机电源电压输出计算公式为转向控制模块转向控制模块主要由伺服器构成，为通用伺服器，成本低，高扭矩使