題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于模糊控制理論的智能車控制系統(tǒng)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 隨著汽車保有量和產(chǎn)量的急劇增加，以及汽車行駛速度的提高和駕駛者平均年齡的上升，汽車交通事故日益嚴(yán)重，汽車的安全性也越來越受到汽車設(shè)計者、制造者和使用者的普遍高度重視。世界上各發(fā)達(dá)的汽車工業(yè)國都在大力發(fā)展車輛安全技術(shù)，以減少或避免車輛交通事故的發(fā)生。提高車輛安全性能一般有兩種途徑:即主動安全 (Active safety ) 措施和被動安全( Passive safety) 措施， 而防患于未然的主動安全措施則無疑是較好的安全措施。而這款智能汽車又名輪式移動機(jī)器人, 可作為安裝有特定設(shè)備的交通載體, 使用在科學(xué)探索、工業(yè)生產(chǎn)等場合目前, 智能汽車的研究重點(diǎn)主要集中在圖像檢測及基于其上的目標(biāo)檢測、跟蹤、避障等本文擬針對具有黑色引導(dǎo)線并帶有彎道、坡道等特定道路, 基于微控制器設(shè)計能夠自動識別路徑并跟蹤行駛的智能模型車, 通過它過渡到激光傳感器真車系統(tǒng)，對所有的路況進(jìn)行分析。
- 詳細(xì)介紹：
- 根據(jù)美國的一項(xiàng)研究結(jié)果顯示，只要給駕駛者增加0.5s 的反應(yīng)時間，能夠減少60%的交又路口汽車碰撞事故和30 %的汽車前撞事故。從交通事故的統(tǒng)計情況來看，大多數(shù)的交通事故都發(fā)生在縱向制動的情況下，駕駛者未能及時做出反應(yīng)是導(dǎo)致車輛發(fā)生首尾相撞的一個主要原因。本文在借鑒和吸收國內(nèi)外現(xiàn)有的研究成果和他人的設(shè)計思想的前提，探討了一種以采取自動制動措施來防止汽車發(fā)生碰撞事故的主動安全系統(tǒng)，主要對該系統(tǒng)的控制方法進(jìn)行了初步的研究本設(shè)計用16位單片機(jī)MC9S12DG128負(fù)責(zé)信號的采集及處理。CPU從通用I/O端口（PTM）獲得CMOS 傳感器的信號，并處理該信號得到其道路信息，從而控制小車的轉(zhuǎn)向及角度的大小。CPU通過增強(qiáng)型定時器模塊（ECT）中的脈沖計數(shù)器獲得速度檢測模塊的反饋回來的信號，控制小車的加速、減速及限速。本方案使用了COMS攝像頭，集成光電對管和光電傳感器與真實(shí)的激光測距相類似。 在技術(shù)分析如下： 與現(xiàn)有技術(shù)相比，硬件設(shè)計部分采用模塊化的設(shè)計方法，分為電源管理單元、CCD路徑識別單元、車速檢測單元、舵機(jī)控制單元、直流電機(jī)驅(qū)動單元和無線傳輸模塊等模塊的設(shè)計，方便安裝與調(diào)試與現(xiàn)實(shí)車型類似。 電源管理模塊 電源模塊作為整個系統(tǒng)的“能源站”，其可靠性是整個系統(tǒng)可靠運(yùn)行的保證。且CCD路徑識別單元 路徑識別模塊是智能車系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊之一，可以形象的將其描述為智能車的“眼睛”。 舵機(jī)控制單元 舵機(jī)的轉(zhuǎn)向是由脈寬調(diào)制來控制的，當(dāng)CCD檢測到的信號滿足舵機(jī)的占空比要求時，舵機(jī)就會是前輪轉(zhuǎn)動一定的角度。 CCD檢測模糊控制器 使用CCD傳感器檢測時，轉(zhuǎn)角的模糊控制選擇輸入量為車前軸與路況中心的夾角C和C變化量dC，輸出為舵機(jī)的轉(zhuǎn)角U。設(shè)計的一個二維模糊控制器，如圖1： C的模糊集為{L3,L2,L1,L0,R0,R1,R2,R3},論域?yàn)閧145，-125，-110，100，80，70，55，35}; dC的模糊集為{NB,NM,NS,ZR,PS,PM,PB},論域?yàn)閧-90,-60,-30,30,60,90}; U的模糊集為{LB,LM,LS,KS,RS,RM,RB},論域?yàn)閧-45，-30，-15，0，15，30，45}。 S的模糊集為{s0，s1，s2，s3，s4}，論域?yàn)閧S400,500,600,700,800
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計與發(fā)明的目的：基于模糊控制理論的智能車控制系統(tǒng),一種以汽車電子為背景，涵蓋控制、模式識別、傳感技術(shù)、汽車電子、電氣、計算機(jī)和機(jī)械等多個學(xué)科的專業(yè)知識，對學(xué)生的知識融合、實(shí)踐動手能力、創(chuàng)新能力，長期的推動作用。 基本思路：該基于模糊控制理論系統(tǒng)以16位微處理器控制系統(tǒng)，在設(shè)計上從多方面的問題進(jìn)行考慮，如系統(tǒng)機(jī)械性能、電氣性能、可靠性設(shè)計、安裝維護(hù)等方面的設(shè)計問題。為了使其能穩(wěn)定快速行駛，用最簡化、最優(yōu)化的設(shè)計建立其模型。 創(chuàng)新點(diǎn)：路徑識別采用CCD傳感器過度到真實(shí)汽車的激光傳感器和其他傳感器的結(jié)合，其得到的路面信息豐富，可有效提高汽車的運(yùn)動控制精度、路徑跟蹤及運(yùn)行速度等方面的性能。控制算法采用模糊控制邏輯，是系統(tǒng)具有較高的控制精度和良好的魯棒性。 技術(shù)關(guān)鍵及主要技術(shù)指標(biāo)：硬件設(shè)計部分 模型車和真車采用設(shè)計方法，分為電源管理單元、CCD路徑識別單元（激光傳感器）、車速檢測單元、舵機(jī)控制單元、直流電機(jī)驅(qū)動單元和無線傳輸模塊等模塊的設(shè)計。 軟件設(shè)計部分：在傳感器自主識別路線，主要的是CCD圖像采集（激光傳感器處理）速度的模糊控制。 主要技術(shù)指標(biāo) 測試內(nèi)容：直線、1/4曲線、1/2曲線、S型曲線 設(shè)定速度 170 130 130 120/cms-1 實(shí)際測速 177 143 136 122/cms-1 測試結(jié)果 良 中 良 優(yōu)（真實(shí)車參數(shù)在報告中體現(xiàn)）
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 模型車到真時車的過度使我們更加了解車的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有的智能車智能控制系統(tǒng)主要由3部分組成：傳感器系統(tǒng)、自動駕駛儀系統(tǒng)和主控計算機(jī)系統(tǒng)。改變了傳統(tǒng)的"人--車--路"閉環(huán)控制方式，將不可控的駕駛員從該閉環(huán)系統(tǒng)中請出去，從而大大提高了交通系統(tǒng)的效率和安全性。但大多數(shù)的控制算法仍選擇PID進(jìn)行控制。因此，還需考慮比較多的不確定因素。相比之下，我們采用模糊控制邏輯作為智能車的控制算法，使其控制性能更加優(yōu)越。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 該作品在吉林省評委團(tuán)所評審，我們獲得一等獎。
作品所處階段
- 模型車：已經(jīng)達(dá)到我們的要求！ 真實(shí)車：在激光傳感器檢測下通過奧拓車實(shí)驗(yàn)?zāi)芡耆苿油Ｖ埂?
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 暫無
作品可展示的形式
- 我們以報告、圖片、視頻的形式展示給大家。
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 控制算法采用模糊控制邏輯，是系統(tǒng)具有較高的控制精度和良好的魯棒性。 他對人們再生活中得到保證，是交通事故更加安全，在軍事上可以檢測等。技術(shù)特點(diǎn)及范圍將在報告中體現(xiàn)。 人類在不久的將來會用上智能型無人駕駛汽車。那是一種將探測、識別、判斷、決策、優(yōu)化、優(yōu)選、執(zhí)行、反饋、糾控功能融為一體，會學(xué)習(xí)、會總結(jié)、會提高技能，綠色環(huán)保動力系統(tǒng)、新型結(jié)構(gòu)材料等頂尖科技成果為一體的智慧型汽車。需要指出的是，研發(fā)無人駕駛汽車并非要完全替代駕駛員，只是在需要替代的領(lǐng)域和場合作替代。無人駕駛汽車尤其適合從事旅游、應(yīng)急救援、長途高速客貨運(yùn)輸、軍事用途，以發(fā)揮可靠、安全、便利及高效的性能優(yōu)勢，減少事故，彌補(bǔ)有人駕駛汽車的不足。無人駕駛汽車在交通領(lǐng)域的應(yīng)用，從根本上改變了傳統(tǒng)車輛的控制方式，可大大提高交通系統(tǒng)的效率和安全性。隨著高科技的發(fā)展，我國無人駕駛車輛技術(shù)將會不斷發(fā)展，其功能也將更完善，學(xué)科內(nèi)容將會更豐富，產(chǎn)業(yè)化前景更美好。
同類課題研究水平概述
- 國外研究情況 國外智能汽車的研究，發(fā)達(dá)國家從20世紀(jì)70年代開始進(jìn)行無人駕駛汽車研究，目前在可行性和實(shí)用性方面，美國和德國走在前列。多項(xiàng)先進(jìn)科技的融合已經(jīng)使無人駕駛汽車能夠靈活換檔、加速、轉(zhuǎn)彎、剎車甚至倒車。在茫茫車海和人海中，能巧妙避開建筑、障礙、其他車輛和行人，從容前行。 國內(nèi)研究情況 國內(nèi)在智能汽車的開發(fā)方面要比國外稍晚，是從20世紀(jì)80年代開始進(jìn)行該項(xiàng)技術(shù)研究，研究較早的有國防科技大學(xué)，上海交通大學(xué)等。也取得了階段性成果。其中國防科技大學(xué)設(shè)計的是由計算機(jī)及其配套的檢測傳感器和液壓控制系統(tǒng)組成的汽車計算機(jī)自動駕駛系統(tǒng)，被安裝在一輛國產(chǎn)的中型面包車上，使該車既保持了原有的人工駕駛性能，又能夠用計算機(jī)控制進(jìn)行自動駕駛行車。 最近，國防科技大學(xué)機(jī)電工程與自動化學(xué)院和中國第一汽車集團(tuán)公司聯(lián)合研發(fā)的紅旗旗艦無人駕駛轎車，其總體技術(shù)性能和指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。隨著高科技的發(fā)展，我國無人駕駛車輛技術(shù)將會不斷發(fā)展，其功能也將更完善，學(xué)科內(nèi)容將會更豐富，產(chǎn)業(yè)化前景更美好。
