基于双层模糊逻辑控制的智能小车研究

发布时间：2017-08-14 05:15

  本文关键词：基于双层模糊逻辑控制的智能小车研究

  更多相关文章： 智能小车 双层模糊逻辑控制 模糊规则数 STM32 Matlab仿真

【摘要】：随着科学的发展与进步,智能体的应用越来越深入到人类的日常生活之中,从智能家居到医疗助手,从“玉兔”号月球车到谷歌机器人AlphaGo,从军用机器人到家用智能小车,人工智能已然在人类的生活中刻下了深深的烙印。智能小车作为人工智能的科学成果之一,在近年来的研究中得到了较好的发展和较大的技术提升。本文在前人研究的基础上,对双层模糊逻辑算法在无人驾驶智能小车上的应用开展研究,将众多模糊输入量分层输入,降低模糊规则数的计算维度。选取STM32芯片作为主控制器,对主控芯片在智能小车硬件控制方面进行研究,并采用Keil MDK编程工具负责对小车避障活动的程序设计和代码编译。论文首先介绍了本课题的研究背景和意义,叙述了国内外学术界在智能小车领域取得的优秀成果。接着基于动力学知识构建了智能小车的数学模型、轨迹定位坐标系和数学表达式,为后续的算法研究和程序编写打下基础。同时还详细介绍了智能小车的各个硬件组成部分：包括电源系统、电机驱动模块、常用传感器、通信模块、STM32主控芯片以及障碍物检测模块。然后论文着重介绍了双层模糊逻辑控制的基本原理和算法组成,用Matlab软件对基于双层模糊算法的小车避障运动进行仿真模拟,并与传统单层模糊算法进行比较,凸显双层算法的优越性,仿真结果初步验证了双层模糊算法对于解决“维度灾难”问题的有效性。在软件设计部分采用了Keil MDK为软件系统的开发工具,分别对小车障碍物探测模块、电机驱动模块、速度检测模块、CAN总线通信模块等进行模块化编程,各模块间相对独立,便于进行后续的更新与升级。论文最后对本课题的研究工作进行了总结,对后续的改进工作做出了展望。
【关键词】：智能小车 双层模糊逻辑控制 模糊规则数 STM32 Matlab仿真
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242;TP273.4
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 引言11-13
• 1.2 智能小车国内外研究现状13-16
• 1.2.1 国外智能小车的研究现状13-14
• 1.2.2 国内智能小车的研究现状14-16
• 1.3 智能避障技术的研究现状16-18
• 1.4 本文研究的主要内容及主要工作18-20
• 第2章 智能小车的运动模型及硬件系统设计20-37
• 2.1 引言20
• 2.2 智能小车坐标系统及相关模型20-23
• 2.2.1 智能小车的模型假设20-21
• 2.2.2 智能小车的车载坐标系和全局坐标系建立21-22
• 2.2.3 智能小车的运动学模型22-23
• 2.3 智能小车硬件系统介绍23-32
• 2.3.1 智能小车物理组成23-24
• 2.3.2 小车控制方案简介24-26
• 2.3.3 STM32F103芯片简介26-29
• 2.3.4 电机驱动模块29-31
• 2.3.5 CAN通信扩展模块31-32
• 2.4 智能小车传感器介绍32-36
• 2.4.1 超声波测距传感器33
• 2.4.2 红外测距传感器33-34
• 2.4.3 光电编码器34-35
• 2.4.4 电子罗盘35-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第3章 智能小车定位及避障算法研究37-57
• 3.1 引言37
• 3.2 模糊逻辑控制理论37-39
• 3.2.1 模糊逻辑控制的由来37
• 3.2.2 隶属度函数的表述37-38
• 3.2.3 模糊集合与其运算38
• 3.2.4 模糊关系及其合成38-39
• 3.3 模糊逻辑控制的结构简介39-44
• 3.3.1 模糊化处理40-41
• 3.3.2 模糊知识库41-42
• 3.3.3 模糊推理与决策42-43
• 3.3.4 清晰化处理43-44
• 3.4 多层模糊逻辑控制44-46
• 3.4.1 “维数灾难”问题44-45
• 3.4.2 多层模糊逻辑控制原理45-46
• 3.5 模糊系统在智能小车避障中的应用46-56
• 3.5.1 层模糊逻辑结构设计46-47
• 3.5.2 输入量的模糊化处理47-48
• 3.5.3 模糊规则库的构建48-51
• 3.5.4 软件模拟仿真与实验验证51-56
• 3.6 本章小结56-57
• 第4章 智能小车软件系统设计57-67
• 4.1 引言57
• 4.2 智能小车软件开发环境57-59
• 4.2.1 Keil开发工具简介57-58
• 4.2.2 J-Link仿真工具58-59
• 4.3 智能小车软件系统程序编译59-66
• 4.3.1 电机驱动模块59-60
• 4.3.2 障碍物检测装置60-62
• 4.3.3 CAN总线通信62-64
• 4.3.4 速度检测系统64-66
• 4.4 本章小结66-67
• 总结与展望67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士期间发表的论文73

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本文编号：670943