自主驾驶缩微车控制系统研究

【摘要】城市交通正面临着道路拥堵、停车困难、交通安全等一系列挑战。交通问题已成为制约经济发展的瓶颈，是世界各国都在面临的严重问题。自主驾驶智能汽车是智慧交通系统中的重要组成部分，同时配合城市交通控制系统，合理分配交通流，可减少交通拥堵，实现交通顺畅。这将大大改善城市交通现状。自主驾驶技术是未来交通发展的趋势。本文在三维缩微交通环境的行驶背景下对缩微车自主驾驶系统进行构建和实现，致力于研究更具扩展性、功能更加丰富的缩微车平台。本文主要研究缩微车硬件平台的构建与具体实现、单车道下路径信息的采集和处理、电机与舵机的控制算法三个方面。对本文所做的工作总结为以下几个方面：首先，针对国内现有智能车平台的构建所具有的局限性和缺点，本文提出了更具扩展性和功能性的缩微车平台构建方案，并着重从硬件和软件两方面叙述了系统的构建以及平台各部分功能；其次，对缩微车的硬件系统进行了具体设计，特别是对数据采集系统中各传感器的选型与布局、执行系统中电机与舵机模块的电路设计、电源模块的设计、控制板的选择等部分做了主要说明；再次，针对单车道下的路径识别部分进行了研究。主要对摄取图像的滤波去噪、道路的边缘检测两方面进行了分析，并提出了一种基于Sobel算子和Roberts算子的改进的道路边缘检测算法；最后，研究了PID控制算法在缩微车的速度以及方向控制中的具体应用。在缩微车速度控制方面，最终采用了增量式PID算法和反接制动对电机控制。在缩微车方向控制方面，采用了位置式PID开环控制算法。本文对速度和方向控制中PID参数的整定过程进行了详细的分析。本缩微车在部件选型与搭建、路径识别、控制策略等方面进行了很多大胆的尝试，并进行了桌面调试和跑道调试，来验证本文所构建的缩微车硬件平台的可靠性以及PID控制算法的稳定性等，最终都达到了预期效果。
【作者】张泽泓；
【导师】杨成忠；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，控制工程，2014，硕士
【关键词】缩微车；摄像头；传感器；信息采集；PID控制；

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