智能车速度控制系统设计 开题报告(1)

1、 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述，应附有参考文献，且被引用。文 献 综 述一、选题的背景意义随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也越来越受人的关注，全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能车这方面的题目，全国各高校也很重视该题目的研究，在工业生产中，可以代替任内完成恶劣环境下的货物搬运，设备检修等任务；在军事上，可以在危险地带代替人类完成侦查，排雷等任务；在民用上，可作为导盲车为盲人提供帮助；在科学研究方面，可以代替人类完成外星侦探或者其他等1。智能小车在各个领域都具有广泛的应用前景，因此，智能车

2、的研究具有一定实际应用意义。智能小车按照工作环境主要分为室内和室外两种，这两种环境有着较大的区别2。室内环境一般较狭窄，光线较稳定，室内环境复杂程度有限，一般视作结构化环境。室外环境一般较开阔，受关照，大气，时间等的影响，环境变化很大，既包括简单的结构化环境也包括复杂的非结构化环境。室外智能车行走机器人一般要求更高的智能3-4。近年来，人们在充分享受汽车带来的巨大便利的同时，也开始为汽车引发的诸多安全问题感到忧虑，汽车保有量迅速攀升，道路拥挤，事故频发。根据产美国国家公路交通安全管理局2006年4月发布的报告表明，80%的碰撞和65%的近距离碰撞都与驾驭员注意力不集中有关。由此可见，安全的速度

3、控制越来越重要3。二、目前国内外发展近况随着计算机和智能技术的发展，研究智能小车大致经过三代的演变：第一代是可编程的示数再现型智能小车。目前已经普及化，它是依靠人们给予的程序，能重复进行多种操作的系统。由于其不具有传感器的反馈信息，因此不能再作业过程中从外界不断获取信息，来改善其自身的行动品质，故其应用的范围和精度收到限制6。第二代是具有一定感觉功能和自适应能力的离线编程智能小车，此种机器人配置了简单的内，外部传感器，能对自身的实际位置，方向等进行测量，能通过视觉，感觉等传感能力对外部环境实际探测，从而由这些反馈信息在事先编好的算法和程序指导下对操作过程进行调整7。它与这几年迅速发展起来的传感

4、器，微机技术和仿生物学，控制理论等密切有关8。第三代智能小车是能感知外界环境与对象物，并具有对复杂信息进行准确处理，对自己行为做出自主决策能力的智能小车。这种智能小车装有多种传感器，并能将多种传感器探测到的信息进行融合并做出相应决策，自主完成某一项任务9。它能有效地适应环境变化，具有很强的自适应能力，是具有自学习和自主决策功能的智能机器人10。在国内，吉林大学1992年起开始智能车辆方面的研究，先后开发出来4种型号车辆，其中jutiv-3型为实用型视觉导航车，已经投入工厂进行测试，现正进行商品化发展。Jutiv-4型高速智能车辆已完成整车安装调试，其无人驾驭导航系统设计速度在50km/h以上，

5、装备有世界先进水平的3D微光成像仪，利用多传感器信息融合，人工智能，最优控制理论，深入研究在非结构化道路环境下的路径识别和跟踪，安全车距保持，换道超车等技术11-13。在外国，在1994年，由奔驰公司与UBM合作开发的第二代维塔智能车辆。在这些智能车量系统中最引人注目的是进展Tuansputeus处理器的大规模应用，实现了自动超车，同时，这个系统拥有不同焦距的摄像机跟踪各自目标，分工协作。通过使用厂角摄像机实现道路大规模检测，障碍物利用具有高分辨率的短焦摄像机来解决14。在文献中提出一种积分分离式PID15。这里引入积分的目的是为了消除静差，提高控制精度， 同时考虑到积分作用过强会产生过大的超

6、调，将引起系统振荡，该文对该算法进行了改进，即当被控量与设定值偏差较大时，取消积分控制，避免超调量过大，当被控量接近给定的值时，才将积分控制投入，以消除静差，提高控制精度15-16。具体做法是对被控对象的参量设定一个偏差的门限，当控制过程中偏差的绝对值大于该值时系统则不投入积分控制，仅用PID控制；当控制过程中偏差的绝对值小于该值时，系统投入积分控制。积分分离式PID控制器的参数整定，它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。Kp,Ti,Td参数的整定方法：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数8-9。这种方法所得到的计算数

7、据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用17。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。基于积分分离式PID算法的优点在于在消除静差、提高控制精度的同时，避免了因积分作用产生的过大的超调，避免了系统振荡。在文献中提出了一种基于BTS7960芯片的电机驱动电路17。解决了如单片机、DSP等微控制器为保证系统工作的稳定性、降低功耗，而丧失了驱动较大功率负载的能力的问题18-20。该文中所设计的以BTS7960为核心的智能车电机驱动电路还具有输入隔离、

8、功率放大、输出短路保护的功能21。通过运用改进的PID算法以及新型的电机驱动芯片BTS7960，可以有效地解决智能车在实际工作过程中，超调和控制系统振荡的问题，同时提高了智能车在低功耗情况下，驱动较大功率负载的能力。智能小车的发展将受到众多学者的广泛关注，在提高模型效率的同时将在实际生活中得到进一步应用。参考文献1 卓晴，黄开胜，邵贝贝. 学做智能车. 北京：北京航空航天大学出版社，20082 屠大维，林财兴. 智能机器人视觉体系结构研究. 机器人，2009，23(3)：206-210.3 毛振珑. 磁场测量. 北京原子能，2009，12(3)：18-22.4 刘进，齐晓慧，李永科. 基于视觉

9、的智能车模糊PID 控制算法.兵工自动化，2008，27(10)：170-179.5 邵贝贝. 单片机嵌入式应用的再现开发及方法. 北京工业，2005，10(2)：19-35.6 王伟. PID参数先进整定方法综述. 自动化学报，2005，40(5)：14-17.7 邵贝贝. 单片机嵌入式应用的再现开发及方法. 北京：清华大学出版社，20098 张毅. 移动机器人技术及其应用. 北京电子工业制造，2007，9(4)：79-87.9 TANG Liping, ZANG Zhuping, ZENG Peifeng, OUYANG Wenbin. Application of Image Proce

10、ssing in Automatic Vehicle Guidance. Journal of donghua university, 2011, 28(2):190-19510 戴伦学. 第三届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛中南民族大学火箭队技术报告R，200811 杨利君，董存辉. 基于MC9S128的电磁导航智能车的技术与实现. 测控技术，2011，30(11)：60-61.12 陈永利，李功.模糊集理论及其应用.北京工业自动化，2009，13(1)：56-70.13 Milan Sonka,Vaclav Hlavac.Roger Boyle.Image Processing,A

11、nalysis,and Machine Vision,Second EditionM.Thomson Leaming and PT Press,200314 李玉文. 机器人发展情况及展望. 科技协会，2007，45(4)：12-18.15 张志明. 移动机器人体系结构系统设计.机器人，2009 ，15(1) ：45-49.16 吴怀宇. 大学生智能汽车设计基础与实践. 北京：电子工业出版社. 200817 张为春. 汽车构造. 北京：机械工业出版社,200818 National Semiconductor.LMl881 Video Sync Separator General Descri

12、ption.200119 徐安. 微控制器原理与应用.北京:科学出版社,201020 韩京清. 非线性PID控制器. 自动化学报，2006，47(2)：241-25221 李世华，田玉平. 移动小车的轨迹跟踪控制.北京：电力出版社，2009，15(5)：626-628 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1研究的主要内容（或解决的问题）：（1）在了解直流电机调速的基本原理和方法后，设计一套直流电机驱动电路；（2）选择PID控制算法进行直流电机速度控制；（3）通过实际数据进行PID参数整定；（4）辅以相关检测信息，小车能在不同路况下能够自动选择适应速度；2拟采用的研究手段（途径）：（1）通过查阅相关文献资料，对直流电机驱动方法进行比较，选择适合