【正文】 。他無論在理論上還是在實(shí)踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝他耐心的輔導(dǎo)。是他們在我畢業(yè)的最后關(guān)頭給了我們巨大的幫助與鼓勵(lì)，給了我很多解決問題的思路，在此表示衷心的感激。在我的十幾年求學(xué)歷程里，離不開父母的鼓勵(lì)和支持，是他們辛勤的勞作，無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能順利完成完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以來對我的撫養(yǎng)與培育。學(xué)友情深，情同兄妹。回首四年，取得了些許成績，生活中有快樂也有艱辛。四年的大學(xué)生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要?jiǎng)澤暇涮枺闹惺菬o盡的難舍與眷戀。另外，我還要感謝大學(xué)四年和我一起走過的同學(xué)朋友對我的關(guān)心與支持，與他們一起學(xué)習(xí)、生活，讓我在大學(xué)期間生活的很充實(shí)，給我留下了很多難忘的回憶。再次對周巍老師表示衷心的感謝。郭謙功老師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和誨人不倦的態(tài)度給我留下了深刻的印象。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設(shè)計(jì)。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方方面面都有很大的進(jìn)步。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結(jié)尾了。作者簽名: 二〇一〇年九月二十日致 謝時(shí)間飛逝，大學(xué)的學(xué)習(xí)生活很快就要過去，在這四年的學(xué)習(xí)生活中，收獲了很多，而這些成績的取得是和一直關(guān)心幫助我的人分不開的。本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計(jì)（論文）；同意學(xué)校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部內(nèi)容，允許他人依法合理使用。作者簽名: 二〇一〇年九月二十日本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。學(xué)位論文作者（本人簽名）： 年 月 日學(xué)位論文出版授權(quán)書本人及導(dǎo)師完全同意《中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫出版章程》、《中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫出版章程》(以下簡稱“章程”)，愿意將本人的學(xué)位論文提交“中國學(xué)術(shù)期刊（光盤版）電子雜志社”在《中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》、《中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》中全文發(fā)表和以電子、網(wǎng)絡(luò)形式公開出版，并同意編入CNKI《中國知識資源總庫》，在《中國博碩士學(xué)位論文評價(jià)數(shù)據(jù)庫》中使用和在互聯(lián)網(wǎng)上傳播，同意按“章程”規(guī)定享受相關(guān)權(quán)益。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式注明并表示感謝。中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)參考文獻(xiàn)[1] 汽車差速器構(gòu)造原理，20120204 1976[2] 孫浩、程磊、黃衛(wèi)華，2007,3[3] Freescale Semiconductor. MC9S12XS256RMV1 Datasheet[4] Freescale 9S12 [5] 孟祥旭、于忠得，[6] 沈長生，[7] 董秀成，200981[8] 胡壽松，2001.[9] Study on Adaptive Fuzzy PID Parameters of Automatic Control[10] 劉進(jìn)、齊曉慧、李永科、,27(10)[11] 卓晴、黃開勝，——挑戰(zhàn)“飛思卡爾”,3
中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)附 錄智能車最終成果圖圖附錄1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路正反面圖圖附錄2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)PCB板圖圖附錄3 主板電路圖圖附錄4 主板PCB板圖圖附錄5 攝像頭智能車實(shí)物圖學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作所取得的成果。使得我們在備賽過程中，收獲頗豐。謝謝你們不僅教會(huì)了我扎實(shí)的專業(yè)知識，更多的是讓我形成了對待學(xué)習(xí)、對待生活的態(tài)度。借此機(jī)會(huì)，我要感謝我的母校——中國石油大學(xué)（華東），感謝母校四年來對我的教育和栽培。本論文能夠順利完成，離不開潘浩老師的關(guān)心和幫助。我的畢業(yè)設(shè)計(jì)從選題、收集資料、開題、立論到撰寫的整個(gè)過程，潘浩老師都給予了悉心指導(dǎo)，并且提出了很多寶貴的意見。雖然我們所做的智能車只能實(shí)現(xiàn)黑白路徑循跡，只能通過PWM波來控制電機(jī)和舵機(jī)實(shí)現(xiàn)對智能車的速度控制，但在設(shè)計(jì)過程中所涉及的只是為我們未來的研究奠定了基礎(chǔ)，我相信在不久的將來，汽車的電子化、智能化一定能實(shí)現(xiàn)，并真正為人們的生活提供更多的便利。在調(diào)試方面，只通過單片機(jī)存儲(chǔ)原始數(shù)據(jù)，并且藍(lán)牙的發(fā)送距離較短，智能車的車速采集和分析受到較大的制約，還不能實(shí)現(xiàn)真正的在線調(diào)試。正是因?yàn)橛辛诉@些挫折，才讓我對智能車的速度控制系統(tǒng)有了更為深刻的認(rèn)識，在設(shè)計(jì)硬件電路之前要先規(guī)劃好軟件程序的大體框架，同時(shí)要重視硬件電路的設(shè)計(jì)，控制算法的優(yōu)化只有在精細(xì)的硬件基礎(chǔ)上才能夠更好的提高智能車的整體性能。在軟件方面利用Code warrior軟件對程序代碼進(jìn)行編寫，掌握了9S12XSMAA單片機(jī)的功能控制寄存器及其片上資源，學(xué)會(huì)利用9S12XSMAA單片機(jī)的P口輸出PWM波來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和舵機(jī)轉(zhuǎn)角?？偨Y(jié)整個(gè)速度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，在往屆技術(shù)報(bào)告的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了智能車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、主控制電路；改進(jìn)了智能車在彎道行駛時(shí)的速度優(yōu)化，并且添加了直道加速、過彎減速的速度控制算法，還采用了專業(yè)上位機(jī)與藍(lán)牙相結(jié)合對智能車車速進(jìn)行調(diào)試。文章分章節(jié)介紹了小車車模參數(shù)、機(jī)械結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化、智能車速度控制系統(tǒng)各個(gè)模塊的工作原理、設(shè)計(jì)思路和改進(jìn)方案，并且詳細(xì)的介紹了位置式PID控制算法和增量式PID控制算法的特點(diǎn)和應(yīng)用場合，敘述了整個(gè)智能車系統(tǒng)的軟件開發(fā)工具和電機(jī)及舵機(jī)的設(shè)計(jì)思路和方法。本文主要內(nèi)容如下： 以飛思卡爾半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的9S12XSMAA單片機(jī)為核心控制器，搭建H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，采用增量式PID控制算法，利用光電編碼器測量實(shí)際車速，形成閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對智能車的速度控制。在KP、Ki值不變的情況下，改變Kd的大小Kd主要影響系統(tǒng)的超調(diào)量，控制系統(tǒng)產(chǎn)生超前的修正信號使智能車能夠順利的通過彎道。 在Ki、Kd，值不變的情況下，改變KP的大小智能車加減速時(shí)，給定速度發(fā)生突變，KP的值主要影響智能車的響應(yīng)速度和超調(diào)量。圖58 Kd較小時(shí)速度變化曲線（2）Kd =，KP=，Ki=Kd過大時(shí)，系統(tǒng)對噪聲比較敏感，容易產(chǎn)生震蕩，使系統(tǒng)不穩(wěn)定。增大Kd可以減少超調(diào)量，改善系統(tǒng)的瞬時(shí)響應(yīng)，減少系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間。微分控制能夠反映輸入信號的變化趨勢，使信號產(chǎn)生90176。圖57 Ki較小時(shí)速度變化曲線（2）Ki=，KP=，Kd =Ki較大時(shí)，系統(tǒng)的響應(yīng)速度明顯變快，超調(diào)量很大，消除穩(wěn)態(tài)誤差的能力較強(qiáng)。積分作用能消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，但Ki過大時(shí)會(huì)使得系統(tǒng)超調(diào)量變大，甚至出現(xiàn)震蕩。積分控制可以提高系統(tǒng)型別，能提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，但會(huì)使信號產(chǎn)生90176。圖55 KP適中時(shí)速度變化曲線（3）KP=，Ki=，Kd =KP的值較大時(shí)，系統(tǒng)具有很快的響應(yīng)速度，但超調(diào)量大，穩(wěn)態(tài)誤差較小，但容易產(chǎn)生震蕩，使系統(tǒng)不穩(wěn)定。（1）KP=，Ki=，Kd =KP的值較小時(shí)，系統(tǒng)的響應(yīng)速度很慢，超調(diào)量較小，穩(wěn)態(tài)誤差較小。在Ki、Kd，值不變的情況下，改變KP的大小。 單純PID控制性能分析在分析帶限幅速度控制、剎車控制與PID控制算法相結(jié)合的整體速度算法調(diào)試之后，為了確定使智能車運(yùn)行更平穩(wěn)快速，去掉帶限幅速度控制和剎車控制函數(shù)之后，利用上位機(jī)專門分析單純的PID控制算法中各個(gè)參數(shù)對速度的影響。圖53 車速由大變小由圖53可看出，當(dāng)智能車車速由大變小時(shí)，控制電機(jī)的PWM波占空比也發(fā)生向上的脈沖式跳變，這會(huì)使得實(shí)際車速能夠在短時(shí)間內(nèi)迅速變小，并且實(shí)際速度的超調(diào)量較小。當(dāng)給定速度發(fā)生跳變時(shí)，車速由小變大，則控制電機(jī)的PWM波占空比也發(fā)生向上的脈沖式跳變，這會(huì)使得實(shí)際車速能夠在短時(shí)間內(nèi)跟上給定速度，并且實(shí)際速度在短時(shí)間內(nèi)會(huì)有很大的超調(diào)。這樣大大的翻遍了對智能車的調(diào)試和分析，并且是在智能車實(shí)際運(yùn)行過程中對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，對智能車的速度控制有了直觀的認(rèn)識，通過分析給定車速、實(shí)際車速和控制電機(jī)的PWM波的變化趨勢來修改PID控制的各個(gè)參數(shù)，這種調(diào)試方法是智能車的調(diào)試效率大大提高。我們對不同的賽道作了識別，根據(jù)賽道類型，確定合適的控制方案。當(dāng)小車位于直道時(shí)，將舵機(jī)擺正；當(dāng)小車位于彎道時(shí)，彎道的曲率越大則舵機(jī)的轉(zhuǎn)角擺角越大，利用圖像的加權(quán)平均偏差與圖像中心之差作為控制量。在完成一個(gè)剎車動(dòng)作時(shí)，間歇性的給電機(jī)一個(gè)反向電壓，即使電機(jī)反轉(zhuǎn)松開反轉(zhuǎn)，這也就能有效防止制動(dòng)輪抱死現(xiàn)象。這時(shí)要給電機(jī)一個(gè)反向的電壓，使電機(jī)反轉(zhuǎn)制動(dòng)。如果實(shí)際速度超過設(shè)定速度較小時(shí)，為了減小速度的超調(diào)，通過在線調(diào)試，用MATLAB擬合出電機(jī)帶載運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速與PWM占空比的曲線，直接根據(jù)擬合的曲線給出設(shè)定速度對應(yīng)得PWM占空比。為提高電機(jī)響應(yīng)速度，單片機(jī)直接輸出一個(gè)較大占空比的PWM波，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊相應(yīng)的給電機(jī)一個(gè)大電壓，電機(jī)提速很快。電機(jī)控制主要是提高電機(jī)的調(diào)速的準(zhǔn)確性和快速性，則在選用調(diào)節(jié)器參數(shù)時(shí)，選取較大的比例參數(shù)P，由于積分參數(shù)對于車速控制有慣性，積分參數(shù)I過大將會(huì)導(dǎo)致智能車運(yùn)行不穩(wěn)定，所以選擇非常小的積分參數(shù)I 。[9] 在實(shí)際調(diào)試過程中采用工程正定方法，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)直接在控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行調(diào)節(jié)參數(shù)。增量式PID控制算法比位置式PID控制算法計(jì)算量小，在實(shí)際中應(yīng)用廣泛。此控制器輸出的控制量的增量Δu(k