文档介绍：广西大学
硕士学位论文
基于无线传感器的智能车控制研究
姓名:谢钦
申请学位级别:硕士
专业:检测技术与自动化装置
指导教师:卢子广
20100601
基于无线传感器的智能车控制研究摘要本文深入研究了无线传感器网络和网络化控制在工业控制方面的应用现状,以及相关的无线控制技术的应用现状,设计开发了针对智能车为被控对象的无线控制平台。在上述问题的研究中,通过硬件联调对整个控制平台的可行性进行了验证。文章详细分析了智能车的动力学模型,针对不同的弯道提出了相应的控制算法。对前轮偏转与车轮轨迹之间的关系、中心线偏移量与偏转角度之间的关系做了推导,.并通过仿真验证了控制效果,为智能车控制器的程序设计提供了理论依据。详细描述了智能车的控制电路与软件设计。硬件电路主要包括电源模块、光电检测模块、速度检测模块的设计。控制器的软件设计主要由系统总线的设置、涑觥⒍ㄊ逼鞑蹲健⒅芷谛灾卸系扔布?榈牡饔茫及速度检测和舵机转向控制等程序的设计所组成。实验结果表明,智能车能够实现加速、减速和转弯等操作,达到设计要求。在仔细研究了无线传感器节点的接口电路与串口通信的底层操作的基础上,开发了智能车控制器的数据收发程序、无线节点的数据收发程序、基站数据的收发程序和控制平台。实验联调结果表明,控制平台通过无线传感器节点实现了和智能车控制器之间数据的双向传输,达到对智能车的无线控制和运动数据的收集。关键词:无线传感器智能车无线控制网络化控制
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第乱无线网络化控制的研究现状论文选题的意义莑目前,网络化控制的应用研究主要是基于芟摺⒁蕴扔邢咄纭J褂糜线网络来进行控制具有网络传输质量高,误差率低、丢包率低等优点。但是,有线网络在节点的部署、组网以及安装灵活性方面和无线网络相比较具有一些局限性。而无线网络则在布线等方面具有有线网络所不具备的优势。而无线传感器网络除了具备普通无线网络的布线方便、灵活性等优点外,还具有巨大的网络容量、低功耗、网络生命期长、自组网、并发数据处理能力强等优点。虽然其主要应用于数据采集和节点定位等方面,但是其节点所具备的通信和组网功能和网络化控制系统相结合将带来巨大的应用前景。目前采用网络化控制进行实验研究的平台比较少,并且主要以验证算法理论为设计目标。本文以飞思卡尔智能车为控制对象,结合无线传感器网络搭建了无线控制平台。主要工作是设计了智能车的控制电路及控制器的软件控制策略、智能车控制器和无线传感器节点的电路连接、无线传感器节点的串口数据和射频数据转发功能的程序设计、基站程序和控制平台的设计。.缁刂频难芯肯肿网络化控制:辎怯纱ǜ衅骱椭葱衅魉槌傻模ü络来对被控对象实现控制的系统。无论采用哪种网络类型,对网络化控制系统【的整体性能产生影响的因素主要来自于网络延迟。虽然开环控制系统对网络延迟的性能影响不会产生显著的变化,如工业应用中的开关继电器开环控制系统,然后也不适宜用于对时间特别敏感的高性能控制应用,如对遥控机器人的控制。由于网络时延通常都是时变输入,因此现有的基于固定时延的控制策略无法直接应用于网络化控制。如图所示,为网络化控制系统中引入延迟的情形【浚渲校聿慰夹藕牛代表控制信号,硎涑鲂藕牛叽硎奔湫蛄校琓表示采样周期。大多数网络控制采用离散的分析方法。网络延迟可以归纳为两类:一类是节点到控制器的数据传输延迟酰涣硪焕嗍强制器到执行器的延迟渲悼捎扇缦铝礁龉郊扑愕贸觯广西大掌硕士学位论文基于无线传感器的智能车控制研究
嗽·葱衅鱆对象传感器卜皌鷇丁一声丁一吧验室针对水槽液位进行控制,使得液位控制系统具有易于维护、高效率和灵活等优剧。咖璐其中,严是指远程系统在发送数据包或者封装一帧有效数据时的时间,尸是指控制器在接收到数据帧后处理数据的时间,尸是指主控制器从控制信号的封装到一个数据包被发送之间的时间,尸是指远程系统开始处理控制信号的时间。反馈回路中的网络延迟会降低系统的稳定裕度,从而对整个系统的稳定性产生影响。目前,已经有很多相关研究理论能够使得网络化控制系统在一定的条件下仍然保持稳定。然而,还没有一种通用的理论体系能够分析在所有的网络化控制系统下的稳定性。大多数的稳定分析技术都受限于网络配置、网络协议,并且作了一些假设和限制。在网络化控制的应用方面,目前多数处于实验室研究层次,、无线局域网、无线城域网和行动装置网络【俊目前已经成型的无线个人网标准主要有两个:无线个人网络鼸..,覆盖了蓝牙协议栈的物理层/媒体接入控制层;低速无线个人网络哺橇薢檎坏奈锢聿悖教褰尤肟刂撇恪堆蓝牙是一种无线数据与语音通信的开放全球规范