文档介绍：智能无人驾驶汽车计算机控制系统一、智能无人驾驶汽车计算机控制系统简介1、智能无人驾驶简介智能无人驾驶汽车是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统,对车辆的操作实质上可视为对一个多输入、多输出、输入输出关系复杂多变、不确定多干扰源的复杂非线性系统的控制过程。驾驶员既要接受环境如通路、拥挤、方向、行人等的信息,还要感受汽车如车速、侧性偏移、横摆角速度等的信息,然后经过判断分析和决策,并与自己的驾驶经验相比较,确定出应该做的操纵动作,最后由身体、手、脚等来完成操纵车辆的动作。因此在整个驾驶过程中,驾驶员的人为因素占了很大的比重。一旦出现驾驶员长时间驾车、疲劳驾车、判断失误的情况,很容易造成交通事故。二、系统的控制要求系统中心控制部件(单片机)可靠性高,抗干扰能力强,工作频率最高可达到25MHz,能保障系统的实时性。系统在软硬件方面均应采用抗干扰技术,包括光电隔离技术、电磁兼容性分析、数字滤波技术等。系统具有电源实时监控、欠压状态自动断电功能。系统具有故障自诊断功能。系统具有良好的人性化显示模块,可以将系统当前状态的重要参数(如智能车速度、电源电压)显示在LCD上。系统中汽车驱动力为500N时,汽车将在5秒内达到10m/s的最大速度。一、系统总体方案设计1、系统总体结构整个系统主要由车模、模型车控制系统及辅助开发系统构成。智能车系统的功能模块主要包括:控制核心模块、电源管理模块、路径识别模块、后轮电机驱动模块、转向舵机控制模块、速度检测模块、电池监控模块、小车故障诊断模块、LCD数据显示模块及调试辅助模块。每个模块都包括硬件和软件两部分。硬件为系统工作提供硬件实体,软件为系统提供各种算法。2、控制机构与执行机构智能车主要通过自制小车来模拟执行机构,,,,采样周期为3ms,检测精度为4mm。控制机构中,主控制核心采用freescale16位单片机MC9S12DG128B。系统在CodeWarrior软件平台基础上设计完成,采用C语言和汇编语言混合编程,提供强大的辅助模块,包括电池检测模块、小车故障诊断模块、LCD数据显示模块以及调试辅助模块。在路径识别模块,系统利用了freescaleS12系列单片机提供的模糊推理机。3、控制规律因为系统电机控制模块控制小车的运动状态,其在不同阶段特性参数变化很大,故采用数字PID控制器,该控制器技术成熟,结构简单,参数容易调整,不一定需要系统的确切数字模型。4、系统各模块的主要功能控制核心模块:使用freescale16位单片机MC9S12DG128B,主要功能是完成采集信号的处理和控制信号的输出。电源管理模块:对电池进行电压调节,为各模块正常工作提供可靠的电压。路径识别模块:完成跑道信息的采集、预处理以及数据识别。后轮电机驱动模块:为电机提供可靠的驱动电路和控制算法。转向舵机控制模块:为舵机提供可靠的控制电路和控制算法。速度检测模块:为电机控制提供准确的速度反馈。电池监控模块:对电池电量进行实时监控,以便科学的利用,保护电池。小车故障诊断模块:对小车故障进行快速、准确的诊断。LCD数据显示模块:显示系统当前状态的重要参数。调试辅助模块:使得小车调试更加方便。5、系统的开发平台系统软件开发平台采用CodeWarriorforS12二、系统硬件和软件设计1、系统的硬件设计系统硬件系统框图如下:以下按各模块来分别设计本硬件电路:(1)电源管理模块:电源管理模块的功能对电池进行电压调节,为各个模块正常工作提供可靠的工作电压。、2000mAh镍镉电池以及LM2576(5V),LM317(6V)稳压芯片构成。微处理器:采用微处理器MC9S12DG128路径识别模块:红外发射管和红外接收管以及达林顿管ULN2803A作为路径识别的传感器。采用双排传感器的策略,第一排传感器专门用于识别路径以及记忆路径的各种特征点,第二排传感器专门用于识别起始位置与十字交叉路口,由于不同传感器的功能不一样,因此它们的布置与安装位置也是不同。(4)后轮驱动和速度检测模块:驱动直流电机的型号为RS—380SH,—40W。电机驱动部分采用了两块MC33886组成的全桥式驱动电路,可以控制电机的反转以达到制动的目的。(5)转向舵机模块:2=K(1++Ts)=K++Ks=pDpD凡是需要操作性动作时都可以用舵机来实现。本设计采用的舵机型号为HS—925(SANWA),**,重量56kg,(),(),。(6)电源电压检测模块智能车采用镍镉电池供电,本模块用到的主要器件为光电耦合芯片TLP521—2以及运算放大器LM3