智能車科技創(chuàng)新申請書

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上安 徽 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué)大學(xué)生科技創(chuàng)新基金項目申 請 書項目名稱：基于光電傳感器的智能車系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)申 請 者： 張百發(fā) 所在單位： 07通信工程 聯(lián)系電話： 申請日期： 2010-5-28 安 徽 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 教 務(wù) 處二零零九年印制一 簡表項目名稱基于光電傳感器的智能車系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)項目類別理工類申請金額1500元經(jīng)費類別 （校資助學(xué)院教師資助自籌）起止年月2010年5月2011年5月申請者姓名張百發(fā)性別男出生年月1988年4月專業(yè)通信工程年級大三聯(lián)系電話項目組成員姓名年齡專業(yè)·年級項目中的分工簽名張百發(fā)2207通信工程系統(tǒng)設(shè)計張海博2207電子

2、信息工程軟件設(shè)計王永濤2207電子信息工程機械設(shè)計研究內(nèi)容和意義摘要 智能車是以MC9S12XS128單片機為核心。它分為傳感器，信息處理，控制算法，執(zhí)行機構(gòu)四部分組成。其中單片機，傳感器、執(zhí)行機構(gòu)以及他們的驅(qū)動電路構(gòu)成了控制系統(tǒng)的硬件；信息處理與控制算法由運行在單片機中的控制軟件完成。對于智能車，最重要的就是傳感器了，它就像人的眼睛，用來識別路線。也就是說外界的道路信息和內(nèi)部信息的時刻聯(lián)系是通過傳感器的進(jìn)行“交流”的。我們決定用大功率紅外對管來識別路線。關(guān)于傳感器的排布見下面的研究成果。有圖可知當(dāng)中間幾個對管檢測到黑線時智能車直走，這時通過采集的信息控制舵機把前輪打正。同理當(dāng)左邊的傳感器檢測

3、到信息時前輪向左拐，右邊的傳感器檢測到時就向右拐。底層處理就是速度了。根據(jù)對傳感器采集的賽道情況進(jìn)行分析，直道上時就要控制電機加速，當(dāng)遇到彎道時要減速。這樣小車就能穩(wěn)定的行駛在賽道上了。 意義：培養(yǎng)大學(xué)生的動手和創(chuàng)新能力，探索智能車技術(shù)，提高我校在智能控制方面的競爭力。 主題詞智能車光電自動識別PID算法二 立論（包括項目的研究意義及國內(nèi)外現(xiàn)狀分析） 研究意義：智能車輛，是一個集外界環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中地運用了計算機、現(xiàn)代傳感、信息融合、通訊、人工智能及自動控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體.它具有道路障礙自動識別、自動報警、自動制動、自動保持安全距

4、離、車速和巡航控制等功能。智能車輛致力于提高汽車的安全性、舒適性和提供優(yōu)良的人車交互界面，是目前各國重點發(fā)展的智能交通系統(tǒng)中一個重要組成部分，也是世界車輛工程領(lǐng)域研究的熱點和汽車工業(yè)增長的新動力。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是計算機技術(shù)、信息技術(shù)、人工智能、電子技術(shù)的突飛猛進(jìn)，智能車輛技術(shù)有了實現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ)。目前智能車輛技術(shù)在轎車和重型汽車上主要應(yīng)用于碰撞預(yù)警系統(tǒng)、智能速度適應(yīng)、自動操作等，其在軍事上的應(yīng)用更加廣泛和重要。車輛智能化是汽車工業(yè)今后的發(fā)展趨勢，也是人們對安全性要求越來越高未來汽車的發(fā)展方向。隨著計算機技術(shù)和信息技術(shù)為代表的高新技術(shù)的發(fā)展，模糊控制技術(shù)、虛擬實現(xiàn)等新技術(shù)的出現(xiàn)，智能車

5、輛技術(shù)的研究將會有突破性的進(jìn)展。智能車輛系統(tǒng)的實用化是是智能車輛發(fā)展的前進(jìn)方向，環(huán)境適應(yīng)性好的智能車輛將是研究的重點。國內(nèi)外現(xiàn)狀：據(jù)統(tǒng)計部門的數(shù)據(jù)，至2006年我國已成為繼美國之后的第二大汽車生產(chǎn)和消費大國。而將功能強大的智能車載信息系統(tǒng)車載電腦加載到汽車上已經(jīng)成為歐美、日本等地汽車市場的首選新裝備。車載電腦給汽車帶來了一場信息化的革命，讓每輛汽車構(gòu)建成一個完美的車載信息與娛樂系統(tǒng)終端，包括車載通訊系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、數(shù)字娛樂系統(tǒng)以及輔助駕駛系統(tǒng)。車載電腦帶來的是全方位的數(shù)字娛樂，由于其支持WINDOWS下的所有應(yīng)用程序，因此，CD、 VCD/DVD以及收看電視都成為可能。讓你在開車的時候聽音樂，

6、在休息的時候欣賞好萊塢大片或是收看電視，甚至玩各種游戲。三 研究方案（包括主要研究內(nèi)容、研究方法和技術(shù)路線,擬解決的關(guān)鍵問題及預(yù)期進(jìn)展、研究成果等）研究內(nèi)容：智能車以單片機MC9S12XS128為核心，配有光電傳感器、電機、舵機、電池以及相應(yīng)的驅(qū)動電路，它能夠自主識別路徑，控制模型車高速穩(wěn)定的在特定跑道上運行。 如上圖所示是我們車子的初步的整體布局，傳感器一字型安放在車頭，舵機控制前輪的擺角，電源主要為車子提供動力。光電編碼器用來測速以控制速度。主控板主要處理采集的信息。 傳感器檢測的信息輸入到主控制器中進(jìn)行處理。發(fā)射管發(fā)射紅外線照射在黑線上時，紅外線被吸收，這時接收管接收不到信號，通過比較器

7、產(chǎn)生數(shù)字信號高電平直接輸入到單片機的I/O口。當(dāng)發(fā)射到白板上時情況反之。這樣就把道路的情況采集到單片機中進(jìn)行處理。以控制前輪的轉(zhuǎn)角。同時根據(jù)傳感器的信息來進(jìn)行速度的控制，彎道減速直道加速。通過加模糊控制實時調(diào)節(jié)速度使小車平穩(wěn)的行駛在如下的賽道上。 研究方法：在項目開發(fā)的過程中，我們會將理論與實踐結(jié)合。在整個項目的開發(fā)周期中，有計劃、分階段對裝置進(jìn)行理論研究和實驗，直至完成研究任務(wù)，并經(jīng)檢測通過。首先就是傳感器的調(diào)試，發(fā)射管發(fā)射的信號在黑線上接收管接收不到信號，在白板上接收管能順利的檢測到紅外線。其次就是傳感器的擺放，為了防止傳感器在高速行駛的過程中不震動，就要把它牢固的固定在車頭上。光電編碼器

8、要和齒輪嚙合性良好。前輪擺動靈活，通過調(diào)節(jié)前輪的連桿可以實現(xiàn)。采集信號用抗干擾算法tiny memory算法，速度控制用經(jīng)典的PID加模糊控制算法。技術(shù)路線： 系統(tǒng)以飛思卡爾16位單片機MC9S12XS128為核心控制單元，由車身前面的光電傳感器進(jìn)行路徑信號采集，車身后部與差動齒輪耦合的光電編碼器進(jìn)行速度的采集，然后將采集的模擬電壓、TTL電平以及脈沖送至MCU，經(jīng)MCU處理后，分別控制轉(zhuǎn)向舵機、直流電機，完成智能車的穩(wěn)定運行，轉(zhuǎn)向以及特殊標(biāo)志的識別動作。對賽道的處理方法： 為了能夠有效的反應(yīng)黑線相對于小車的位置，對前排光電進(jìn)行坐標(biāo)賦值，從右至左依次是-11，-9，-7，-5， -3，-1，0

9、，1，3，5，7，9，11，當(dāng)某一個或兩個光電傳感器檢測到黑線時（即返回信號為高電平時），通過軟件編程，根據(jù)傳感器反饋回來的高低電平的信號，判斷其對應(yīng)的坐標(biāo)值為有效值或無效。單片機根據(jù)收到的數(shù)據(jù)信息對十二個坐標(biāo)值進(jìn)行坐標(biāo)判斷，為黑線相對于小車前排光電的位置坐標(biāo)。通過軟件實現(xiàn)的細(xì)分的方法，可以把黑線相對于小車的位置值由12個提高到23個，在寬度不到170mm的范圍內(nèi)細(xì)分為23個有效坐標(biāo)點，即為黑線與小車的相對位置每偏離5mm，此偏差即會被單片機識別，這個精度完全可以滿足對小車的控制要求。電機的速度控制： 賽道是由直道和彎道組成的，為了使小車能夠盡快的跑完全程，就必須針對不同的賽道設(shè)定不同的速度，

10、即直道加速彎道減速，這就要求小車有一個很好的電機速度控制算法。PID控制算法具有結(jié)構(gòu)簡單，魯棒性強等顯著特點，是自動控制中廣泛采用的一種控制算法。普通的PID算法控制靜態(tài)性能好，精度高；模糊PID響應(yīng)速度快，動態(tài)性能好。為了獲取滿意的系統(tǒng)性能，我們采用了PID和模糊PID相結(jié)合的手段，具體方法為：當(dāng)速度誤差值很大時，采用模糊PID控制，以提高系統(tǒng)響應(yīng)速度；當(dāng)速度誤差值不大時，采用正常的PID控制，以提高系統(tǒng)的控制精度。電機閉環(huán)控制如下擬解決的關(guān)鍵問題： 一、前方道路信息的采集及處理 二、舵機轉(zhuǎn)向的控制 三、電機轉(zhuǎn)速的控制 四、整體機械的布局預(yù)期進(jìn)展： 2010.05-2010.07 收集資料 2010.07-2010.09 傳感器方案的確定 2010.09-2010.12 軟件編寫及硬件設(shè)計 2010.12-2011.02 軟件調(diào)試及機械設(shè)計 2011.02-2011.05 智能車的整體優(yōu)化預(yù)期研究成果： 傳感器一字型排列，用十四對紅外對管 排布如下： 同時根據(jù)實際情況又分析了傳感器在普通賽道和特殊賽道上的情況，以實現(xiàn)軟件的編寫。情況如下：傳感器在普通賽道： 傳感器在特殊賽道上-十字路口： 四.