基于模糊理论的自动倒车控制器的研究

摘要

随着汽车产业的发展和人们生活水平的提高，汽车的数量逐年增加，倒车难的问题得到了广泛关注。要从根本上解决这一问题，唯一途径就是实现自动倒车系统，实现整个倒车过程的自动化、智能化。为了达到这一目标，论文研究了自动倒车系统中最为关键的部分——自动倒车控制器。 论文首先对自动倒车控制算法进行了研究。在对模糊控制理论学习、研究的基础上，设计了自动倒车多维模糊控制器，所设计的多维模糊控制器可避免传统的二维模糊控制器在控制车辆倒车过程中出现的“死区”问题，同时利用VC++编写了仿真程序，对所设计的多维模糊控制器进行了仿真。为了提高多维模糊控制器的控制精度，进一步设计了一种基于变论域模糊控制理论的微调控制器，并把所设计的微调控制器嵌入到了多维模糊控制器中，仿真结果显示，在原有控制器中嵌入微调控制器能够大大提高控制精度。论文进一步将模糊控制理论与人工势场法理论相结合，设计了避障控制器，把避障控制器嵌入到多维模糊控制器中，实现了在倒车过程中能够实时避障。 论文在对自动倒车控制算法研究的基础上，进一步研究了如何在ARM+μC/OS-Ⅱ平台上实现自动倒车控制器，并对自动倒车控制器以IC(集成电路)形式的实现方法进行了研究——设计了控制芯片的整体结构，定义了各组成模块的接口，并对主要组成模块的具体实现方法进行了研究。 论文进一步搭建了实验平台，用以验证所设计的自动倒车控制器的控制效果，为了解决实验小车的定位问题，文中提出了一种基于红外线的定位方法，该定位方法具有成本低、易于实现、定位精度较高等优点，可解决各种移动机器人及智能车辆在实验阶段的定位问题。 最后，论文通过对实验结果进行分析，总结了研究所取得的成果，并提出了一些尚待解决的问题，为以后进一步研究指明了方向。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1自动倒车系统的发展现状及本课题研究背景及意义

1.1.1自动倒车系统的发展现状

1.1.2研究背景及意义

1.2本文相关技术概述

1.2.1模糊控制理论

1.2.2路径规划

1.2.3嵌入式系统

1.3论文主要内容

1.4本章小结

第二章自动倒车控制器的设计及仿真

2.1自动倒车控制器的总体设计

2.1.1自动倒车问题分析

2.1.2自动倒车控制器总体构成

2.2全局自动倒车模糊控制器的设计与仿真

2.2.1模糊控制基本原理

2.2.2全局自动倒车模糊控制器的设计

2.2.3汽车运动学模型的建立

2.2.4仿真程序的编写及仿真结果分析

2.2.5应用—模拟驾校汽车驾驶考试题目二

2.3基于变论域思想的微调模糊控制器的设计与仿真

2.3.1变论域思想

2.3.2基于变论域思想的微调模糊控制器的设计

2.3.3微调控制器的仿真

2.4局部避障模糊控制器的设计与仿真

2.4.1人工势场法概述

2.4.2避障控制器的设计

2.4.3避障控制器的仿真

2.5本章小结

第三章自动倒车控制器在ARM平台上的实现

3.1 ARM微处理器及μC/OS-Ⅱ实时操作系统简介

3.1.1 ARM微处理器

3.1.2 μC/OS-Ⅱ实时操作系统

3.2 μC/OS-Ⅱ操作系统在ARM中的移植

3.3基于ARM+μC/OS-Ⅱ的控制器程序设计

3.4本章小结

第四章自动倒车模糊控制芯片总体设计

4.1 IC设计概述

4.2硬件描述语言Verilog简介

4.3自动倒车控制芯片的总体结构

4.4模块功能及接口信号描述

4.4.1 FPU(浮点运算单元)

4.4.2 ALU(算术逻辑单元)

4.4.3隶属函数储存单元

4.4.4控制规则存储单元

4.4.5模糊化、模糊推理、解模糊单元

4.4本章小结

第五章实验平台的搭建及实验

5.1实验平台的组成

5.2直流电机PWM调速及驱动电路的设计

5.2.1 PWM调速原理

5.2.2驱动电路设计

5.3步进电机驱动电路设计

5.4红外定位模块

5.5实验结果及分析

5.5本章小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.1.1论文成果小结

6.1.2论文创新点

6.2未来展望

6.3本章小结

参考文献

附录1仿真程序源代码

附录2其他相关程序源码

致谢

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