倒退行走式智能车速度控制算法设计本科设计说明

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本科毕业设计（论文）题目：倒退行走式智能车速度控制算法设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了意。

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使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部容。

作者签名：日期：

学位论文原创性声明

本人重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

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学位论文使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

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倒退行走式智能车速度控制算法设计

摘要

本文根据飞思卡尔智能车大赛规则，设计了倒退行走式摄像头智能车的速度控制系统，使智能车能够在赛道上稳定运行。智能车采用飞思卡尔公司的9S12XSMAA单片机为核心控制器，配合有相应的硬件及H桥电机驱动电路，利用光电编码器测速形成一个闭环负反馈速度控制系统。通过设计及调整智能车的机械结构和硬件电路图，编写控制系统C语言程序，对电机转速和舵机转角分别采用用增量式PID控制算法和位置式PD控制算法，从而实现对智能车的速度控制。本文还增加了直道加速、弯道减速的速度控制算法，并且采用了上位机与蓝牙相结合的方式对智能车车速进行调试，以寻求最优的PID控制系统参数。通过测试，智能车最终能以1.8m/s的速度平稳地通过赛道。

关键词: 9S12XSMAA；PID控制；电机控制；舵机控制；H桥电机驱动电路

Walking backwards smart car speed control algorithm

design

Abstract

In the background of the Freescale Smart Car Competition, for the regressive group car camera design and image processing algorithms are discussed and research. Smart car through the OV7620 camera capture images using edge detection algorithms to identify the black line, with the active edge to strike the track centerline. Invalid filtered centerline of the calculated center of each line bias, and the track of the overall slope, intercept. Based on the deviation and the slope, the completion of the servo motor PD control and PID control, and track type identification, determine the specific control scheme. Upon completion of the mechanical structure of the smart car modification and hardware system design, through actual testing, constantly optimize the speed of rotation of image processing and control algorithms.

Keywords：Image processing; Camera sensors; Path recognition; PID control

目录

第1章引言 (1)

1.1 飞思卡尔智能车的背景 (1)

1.2 整体思路和总体介绍 (1)

第2章车模系统机械设计 (2)

2.1 差速器 (2)

2.2 车轮定位 (3)

2.3 舵机的安装 (6)

第3章智能车硬件电路设计 (7)

3.1 9S12XSMAA最小系统 (8)

3.2 电源管理模块 (9)

3.2.1 12V稳压电路 (10)

3.2.2 TPS7350Q稳压电路 (12)

3.2.3 LM2940稳压电路 (13)

3.3 电机驱动模块 (13)

3.4 速度反馈模块 (15)

第4章智能车速度控制软件设计 (17)

4.1 速度控制整体程序框架 (17)

4.2 编译开发环境 (17)

4.3 控制策略 (18)

4.3.1 经典PID控制介绍 (19)

4.3.2 位置式PID算法 (20)

4.3.3 增量式PID算法 (20)

4.3.4 控制器参数整定 (21)

4.4 智能车的速度控制 (21)

4.5 智能车的转向控制 (22)

第5章系统调试 (24)