基于freescale小車的智能控制算法研究

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2、scale小車的智能控制算法研究IntelligentControlAlgorithmsResearchwithFreescaleSmartCar莊治強Zhuangzhiqiang二○一五年五月*A~~~~~~hl~~ft~A~~~m~Tillfi~~~I~&~1~~liJf~JJxJI~:o~ft?JT9;Q,~~TX~￥1'1JUJJQIJ-1;Fi±)fo~i~j~±-t!t7J5~,i~~~/f'E1t5;lt11BAB~/Z~gl(J~13ii81li}f~PX:*,ili/f'E1~J;J~1~lEi~~~m*~~;tt~~~m~~~~~~~ffi~fflii~M~o~ft-~

3、I~~~~m*~~~~~ffW~~~B~hl~~~T~~~m~*~~TEIJI:J3:z.oLS.6.2I-@Yf11~;3:~-t_tGE1;JtJ3:WIS.6·2..西北師范大學碩士學位論文摘要汽車的智能化駕駛將成為未來發(fā)展的趨勢，兩輪自平衡智能車是近年來頗受歡迎的一種交通代步工具。其憑借造型輕巧、易于操縱、采用純電力驅(qū)動的特點，有效緩解了人們的出行難問題，更好的符合社會所倡導的低碳出行這一理念。同時，由于兩輪自平衡小車只由一個后驅(qū)動軸構(gòu)成，在行駛過程中面臨著平穩(wěn)性不足的問題，增加了控制原理的復(fù)雜度，也為智能控制算法理論提供了一個較好的驗證平臺。本論文主要研究了智能控制算法在兩輪自平

4、衡直立車中的應(yīng)用。通過建模對三種控制算法進行了仿真研究，并利用上位機對選取的控制算法進行了在線調(diào)試和相應(yīng)的性能對比研究。主要內(nèi)容安排如下：（1）根據(jù)倒立擺原理，構(gòu)建了以飛思卡爾MK60DN512VLQ10單片機為核心的兩輪直立小車控制系統(tǒng)。主要包括電源管理、路徑識別、電機驅(qū)動、速度檢測、姿態(tài)控制、遠程互聯(lián)等六大模塊。（2）在該平臺上進行了控制算法的設(shè)計。討論了增量式PID控制和模糊控制在兩輪自平衡小車上的工作原理，并在PID控制算法的基礎(chǔ)上，根據(jù)在調(diào)車過程中總結(jié)的經(jīng)驗，設(shè)計出與該系統(tǒng)匹配的模糊控制規(guī)則表，即可得出整定PID三個參數(shù)Kp、Ki和Kd的模糊控制表，從而設(shè)計了適合該小車模型的模糊

5、自適應(yīng)PID控制器。（3）針對該系統(tǒng)的直流電機進行了數(shù)學建模。用增量式PID控制、模糊控制和模糊自適應(yīng)PID控制算法分別對直流電機進行控制并完成了相應(yīng)的軟件設(shè)計，選取大S彎道和直角轉(zhuǎn)彎為代表路徑，運用MATLAB/Simulink數(shù)學軟件對所選取的上述三種控制算法進行系統(tǒng)仿真并對結(jié)果進行比較，從而得到了適合兩輪自平衡直立車的更好的控制算法。最后，設(shè)計了基于LABVIEW構(gòu)架的上位機。該上位機通過Bluetooth進行上位機與下位機之間的數(shù)據(jù)傳輸，是實現(xiàn)遠程控制的理想平臺。通過該平臺對上述三種算法進行了在線調(diào)試，結(jié)果表明模糊自適應(yīng)PID系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差最小，同時具備良好的穩(wěn)定性，在抗干擾能力和

6、路況適應(yīng)能力方面都比較強。關(guān)鍵詞：智能車；直流電機；PID控制；模糊控制；模糊自適應(yīng)PID控制-I-基于Freescale小車的智能控制算法研究AbstractIntelligentcardrivingwillbecomethetrendinthefuture,twoself-balancingintelligentvehicleshasbecomeapopularmeansoftransportinrecentyears.Withitslightweightshape,easytohandle,andpureelectricdrivefeatures,thetwoself-balanci

7、ngcareffectivelyalleviatedthedifficultofpeople’straveling,betteradvocatedtheideaoflow-carbontravelinoursocial.Butbecausethetwoself-balancingcaronlyhadasingleaxis,itfacedtheproblemofinsufficientstabilityintheproce