摘 要

智能控制是属于未来的一种研究方向，可以让某些事物根据人为的意愿去自动运行，用途广泛。智能小车是其中最具代表性的体现。智能汽车结合了智能控制，模式识别，传感技术，电力和电子，计算机，机器和许多其他领域的专业知识。主要由线路、速度、角度及控制等几个部分组成。

（1）分别利用单片机、自动控制等技术能够让小车自动运行，但是需要通过仪器辨别运行情况，这些都是通过单片机控制。

（2）本文分别对PID控制、模糊控制、模糊PID控制这三种方法进行了实验对比，并决定采用模糊PID办法进行速度控制。输入主体的纵向轴线相对于路径的中心线的方向偏差和横向位置偏差。方向轮的角输出基于模糊控制器设计用于跟踪路径。很好地克解决了系统中许多的不确定性问题，提高了系统鲁棒性。

(3)针对该系统的直流电机进行数学建模。用模糊PID控制算法对直流电机进行控制并完成了相应的软件设计，运用MATLAB/Simulink对小车的舵机控制和速度控制进行仿真测试。

本文开发的智能控制小车在整体规划和设计理念方面运用新的控住方法。仿真结果表明，该方案能够满足车辆稳定运行，实时快速响应的设计要求。

关键词：智能控制；PID；模糊控制；模糊PID控制；系统鲁棒性

Abstract

Intelligent control is the trend of future development. It enables the controlled object to operate automatically in an environment according to the preset mode, without human management, and has a wide range of USES. Intelligent car is one of the most representative embodiment. Intelligent car, also known as wheeled robot, is a kind of vehicle electronics as the background, the integration of intelligent control, pattern recognition, sensing technology, electronics, electrical, computer, machinery and other disciplines. It is mainly composed of path recognition, speed acquisition, Angle control and speed control modules.

(1) integrated use of single-chip microcomputer technology, automatic control theory, detection technology, etc. The car can identify the road environment with the help of sensors under the condition of unmanned operation.

(2) in this paper, PID control, fuzzy control and fuzzy PID control are compared, and fuzzy PID method is used for speed control. The direction and lateral position deviation of the input body's vertical axis relative to the center line of the path. For corner output of steering wheel, fuzzy controller is designed to track the path. It overcomes the uncertainty of nonlinear and intelligent vehicle path tracking system and improves the system robustness.

(3) mathematical modeling is carried out for the dc motor of the system. The fuzzy PID control algorithm is used to control the dc motor and the corresponding software design is completed. MATLAB/Simulink is used to carry out the simulation test on the steering gear control and speed control of the car.

The intelligent control car developed in this paper applies new control methods in the overall planning and design concept. Simulation results show that the scheme can meet the design requirements of stable operation and fast real-time response.

Key Words：Intelligent control; PID Control; Fuzzy PID; Fuzzy PID Control; System robustness

目录

第1章 绪论 1

1.2 研究目的与意义 1

1.3 国内外研究概况 1

1.4 论文研究内容 2

第2章 硬件描述 3

2.1 小车构架方案论证 3

2.2 电机驱动方案论证 3

2.3 控制方案论证 4

2.4 硬件原理图 4

2.5 控制电路设计 5

2.5.1 STC89C52单片机硬件结构 5

2.5.2 下载端口设计 5

2.5.3 电源模块设计 7

2.5.4 电机驱动模块设计 7

2.5.5 寻迹模块设计 10

2.5.6 避障模块设计 11

2.6本章小结 13

第3章 系统控制方法概述 14

3.1 PID控制 14

3.1.1 PID控制器参数 14

3.1.2 Ziegler-Nichols调整方法模拟程序 15

3.1.3 PID控制器使用SIMULINKPID控制器 15

3.2 模糊控制理论概述 19

3.3 模糊PID控制 20

3.4 模糊控制器MATLAB仿真 23

3.4.1 运动模型 23

3.4.2 舵机控制 23

第4章 系统调试与仿真 26

4.1 智能小车速度仿真 26

4.2 控制系统仿真 27

4.3 本章小结 28

第5章 技术经济性分析 29

第6章 结论与展望 30

致谢 31

参考文献 32

第一章 绪论

随着自动化的逐渐发展，慢慢的开始向更加高级的方向与领域发展，而且大规模用于科研和医学等领域，得到极大程度的自动化，例如，用于许多企业的自动化系统、铁路和国家电网的调度、空管、交通、指挥等。自动化的应用现在也逐渐的贴近我们的日常生活，比如医院、人口普查以及经济的管理等。在未来，自动化将会更好的来模仿人，时至今日自动化控制的机器人已经应用于工业、海洋和对宇宙的探索，而且在某些比较成熟的领域，如医疗、地质勘探等已经有了明显的效果。工厂、办公、家庭和农业在将来会成为自动化发展的主要方向，并且会迅速发展。

智能小车，融合了智能控制、遥感、机电、软件开发、机械等诸多学科的科技创意性设计，更是自动化的一种综合体现。一般主要由路径、速度、角度及车速等多部分组成^[1]。