智能小车运动轨迹的控制方法研究

摘要

智能小车，又称轮式机器人，是移动机器人的一种。因其具有自动导引功能，所以被越来越广泛的应用于现代物流输送系统中。智能小车的性能主要体现在：在智能小车运行过程中，路径识别和路径跟踪的准确性、稳定性和实时性。所以对如何提高智能小车路径识别和路径跟踪的准确性、稳定性和实时性的研究，具有一定的实际意义。
　　本文构建了一个以 MC9S12DG128B芯片为控制核心的智能小车硬件电路系统，包括电源管理系统、道路检测装置、速度检测装置、直流电机及其驱动装置和舵机驱动装置等。采用红外光电传感器对路面信息进行采集，并将采集信息输入到单片机的CPU中。CPU根据所得信息经过分析判断，采用PWM方式对驱动电机和舵机进行控制。
　　控制算法对智能小车路径识别和路径跟踪的准确性、稳定性和实时性起着关键的作用。在本文中，对直流驱动电机转速的控制，采用了模糊PID控制方法，并通过MATLAB对模糊PID和增量式PID控制方法进行了仿真比较，仿真结果表明，采用模糊PID控制算法，既解决了模糊控制的控制精度不高的问题，也解决了PID抗干扰性差的问题，使得小车的稳定性和抗干扰性更好。对智能小车舵机的转向控制，采用模糊控制算法，通过 MATLAB进行建模仿真，仿真结果表明，在输入为正弦信号时，采用模糊控制算法能够使输出信号很好的跟踪输入信号，满足智能小车对路径识别和路径跟踪的准确性、稳定性和实时性的要求。

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1.绪论

1.1 机器人概述

1.2 机器人控制研究现状

1.3 论文选题的意义和研究内容

1.4 本章小结

2.智能小车硬件电路设计

2.1 智能小车硬件设计总体方案

2.2 电源模块

2.3 道路检测模块

2.4 直流电机驱动模块

2.5 舵机模块

2.6 车速检测模块

2.7 MC9S12DG128B单片机简介

2.8 本章小结

3.模糊控制

3.1 模糊控制概述

3.2 模糊控制数学基础

3.3 模糊控制系统的组成

3.4 模糊控制器的结构设计

3.5 本章小结

4.基于模糊控制的算法设计及仿真

4.1直流驱动电机转速的传统PID控制

4.2 直流驱动电机转速的模糊PID控制

4.3 两种控制算法的MATLAB仿真比较

4.4 智能小车转向的模糊控制算法

4.5 基于单片机的控制算法实现

4.6 本章小结

5.总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

附 录

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢