两轮直立光电导航智能车的研究与实现
| 摘要 | 第4-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 第1章 绪论 | 第10-15页 |
| 1.1 目的及意义 | 第10页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第10-13页 |
| 1.2.1 智能车研究现状 | 第10-12页 |
| 1.2.2 两轮自平衡机器人研究现状 | 第12-13页 |
| 1.3 课题来源及本文主要内容 | 第13-15页 |
| 第2章 智能车系统硬件设计 | 第15-28页 |
| 2.1 系统结构 | 第15页 |
| 2.2 微控制器模块设计 | 第15-17页 |
| 2.3 电机驱动模块设计 | 第17-20页 |
| 2.3.1 直流电机逻辑驱动电路设计 | 第18-19页 |
| 2.3.2 信号隔离电路设计 | 第19-20页 |
| 2.4 姿态传感器模块设计 | 第20-21页 |
| 2.5 速度检测模块设计 | 第21页 |
| 2.6 路径检测模块设计 | 第21-22页 |
| 2.7 辅助调试模块设计 | 第22-23页 |
| 2.7.1 人机界面模块设计 | 第22-23页 |
| 2.7.2 无线传输模块设计 | 第23页 |
| 2.8 电源模块设计 | 第23-26页 |
| 2.8.1 +5V稳压电路设计 | 第24页 |
| 2.8.2 +3.3V稳压电路设计 | 第24-25页 |
| 2.8.3 电机驱动升压电路设计 | 第25-26页 |
| 2.9 电路抗干扰设计 | 第26-27页 |
| 2.10 机械结构设计 | 第27-28页 |
| 第3章 控制策略与算法研究 | 第28-40页 |
| 3.1 控制任务的分解 | 第28-29页 |
| 3.1.1 位置式PID算法 | 第28-29页 |
| 3.1.2 增量式PID算法 | 第29页 |
| 3.1.3 模糊PID算法 | 第29页 |
| 3.2 车模平衡控制 | 第29-33页 |
| 3.2.1 直立行走控制原理 | 第29-30页 |
| 3.2.2 卡尔曼滤波算法研究 | 第30-33页 |
| 3.3 车模速度控制 | 第33-34页 |
| 3.3.1 闭环速度控制 | 第33页 |
| 3.3.2 滑动滤波算法研究 | 第33-34页 |
| 3.4 车模方向控制 | 第34-39页 |
| 3.4.1 三CCD路径判断处理算法设计 | 第34-36页 |
| 3.4.2 提取中线的跳变沿检测算法设计 | 第36页 |
| 3.4.3 模糊控制算法研究 | 第36-39页 |
| 3.5 归一化算法设计 | 第39-40页 |
| 第4章 软件系统设计及算法实现 | 第40-52页 |
| 4.1 软件开发平台 | 第40页 |
| 4.2 主程序框架设计 | 第40-41页 |
| 4.3 Kinetis K60功能模块设计 | 第41-44页 |
| 4.3.1 时钟模块初始化 | 第41-42页 |
| 4.3.2 执行机构模块初始化 | 第42-43页 |
| 4.3.3 串口模块初始化 | 第43页 |
| 4.3.4 ADC模块初始化 | 第43-44页 |
| 4.3.5 可编程中断定时器模块初始化 | 第44页 |
| 4.4 系统控制算法实现 | 第44-52页 |
| 4.4.1 平衡控制位置式PID算法实现 | 第45页 |
| 4.4.2 卡尔曼滤波算法实现 | 第45-46页 |
| 4.4.3 速度控制增量式PID算法实现 | 第46-47页 |
| 4.4.4 滑动滤波算法实现 | 第47页 |
| 4.4.5 方向控制模糊PID算法实现 | 第47-48页 |
| 4.4.6 模糊控制算法实现 | 第48-50页 |
| 4.4.7 电机输出归一化算法实现 | 第50-52页 |
| 第5章 智能车系统实验验证 | 第52-59页 |
| 5.1 智能车实验平台 | 第52页 |
| 5.2 陀螺仪比例参数的调试与验证 | 第52-53页 |
| 5.3 硬件测试验证 | 第53-54页 |
| 5.3.1 +5V电源稳压电路测试验证 | 第53页 |
| 5.3.2 +3.3V电源稳压电路测试验证 | 第53-54页 |
| 5.3.3 电机驱动模块电路测试验证 | 第54页 |
| 5.4 直立自平衡实验验证 | 第54-55页 |
| 5.5 速度闭环控制实验验证 | 第55-56页 |
| 5.6 方向控制实验验证 | 第56-57页 |
| 5.7 智能车动态性能实验验证 | 第57-59页 |
| 第6章 总结和展望 | 第59-61页 |
| 6.1 总结 | 第59页 |
| 6.2 展望 | 第59-61页 |
| 参考文献 | 第61-63页 |
| 附录1 智能车核心板电路原理图 | 第63-64页 |
| 附录2 智能车电机驱动板电路原理图 | 第64-65页 |
| 攻读硕士学位期间研究成果 | 第65-66页 |
| 致谢 | 第66页 |
