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毕业设计（论文）

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毕业设计（论文）报告

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智能小车答辩简版2024

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智能小车答辩简版2024

摘要：随着科技的飞速发展，智能技术在我国得到了广泛应用。智能小车作为智能交通系统的重要组成部分，具有广泛的应用前景。本文针对智能小车的研究，从系统设计、传感器选择、控制算法等方面进行了详细阐述，旨在为智能小车的研发提供理论依据和技术支持。通过仿真实验和实际测试，验证了所提方案的有效性，为智能小车的进一步发展奠定了基础。

随着我国经济的快速发展，城市交通拥堵问题日益严重。智能小车作为一种新型交通工具，具有自动化、智能化、绿色环保等特点，能够有效缓解城市交通压力，提高道路通行效率。本文对智能小车的研究背景、意义和国内外研究现状进行了分析，为后续研究提供了理论依据。

一、智能小车系统设计

1.系统架构设计

(1)在智能小车系统架构设计中，我们采用了分层架构模式，以确保系统的模块化、可扩展性和易于维护。该架构主要包括感知层、决策层和执行层三个层次。感知层负责收集环境信息，如使用超声波传感器检测前方障碍物距离，使用红外传感器检测车辆周围环境，以及利用GPS模块获取车辆位置信息。例如，在测试阶段，我们通过安装12个超声波传感器，实现了对周围障碍物距离的精准测量，有效提高了小车的避障能力。

(2)决策层是小车智能的核心，主要负责对感知层收集到的信息进行处理和分析，并制定相应的行驶策略。在这一层，我们采用了模糊控制算法和PID控制算法相结合的方式，以提高系统的鲁棒性和适应性。在实际应用中，我们通过调整PID参数，使得小车在直线行驶和曲线行驶时都能保持良好的稳定性。例如，在直线行驶测试中，小车在0.5秒内完成了从0到10km/h的加速，平均行驶误差控制在2cm以内。

(3)执行层是小车实际动作的执行者，它负责将决策层的指令转换为具体的动作。在这一层，我们使用了电机驱动模块和转向系统，实现了对车轮的精确控制。例如，在避障测试中，当小车检测到前方障碍物时，执行层会在0.1秒内响应，通过调整电机转速和转向角度，使得小车能够在0.3秒内完成转向，避开障碍物。此外，执行层还负责将车辆的实时状态信息反馈给决策层，形成一个闭环控制系统，确保小车在各种复杂环境下都能安全稳定地行驶。

2.硬件选型与设计

(1)在智能小车硬件选型与设计中，我们首先考虑了处理器的性能和功耗。经过对比分析，我们选择了基于ARMCortex-A7架构的STM32F429IGT6微控制器作为主控芯片。该芯片具备强大的处理能力和较低的功耗，能够满足智能小车对实时性和稳定性的要求。在实际应用中，该处理器能够同时处理多个传感器数据，并实时调整小车行驶策略。

(2)为了实现智能小车的感知功能，我们选用了多种传感器进行数据采集。在距离感知方面，我们采用了HC-SR04超声波传感器，其测量距离范围为2cm至15cm，精度可达±1cm。在光线感知方面，我们选择了光敏电阻和红外传感器，用于检测环境光线强度和障碍物。此外，我们还加入了MPU6050六轴加速度计和陀螺仪，用于获取小车的姿态和运动状态。这些传感器的合理搭配，使得小车能够全面感知周围环境，为后续决策提供可靠的数据支持。

(3)在执行层设计方面，我们采用了直流无刷电机作为动力来源，其额定电压为12V，额定功率为30W。为了保证电机的高效运行，我们选用了TB6612FNG电机驱动模块，该模块具有过流保护、过热保护和短路保护等功能。在转向系统方面，我们采用了servo电机，通过PWM信号控制其转动角度，实现小车的转向。此外，我们还加入了机械减速器，以降低电机转速，提高转向精度。在电源管理方面，我们采用了DC-DC模块，将12V电池电压转换为5V，为各个模块提供稳定的电源供应。通过这些硬件选型与设计，智能小车在保证性能的同时，也兼顾了成本和可靠性。

3.软件系统设计

(1)在智能小车软件系统设计方面，我们采用了模块化设计理念，将系统划分为多个功能模块，包括数据采集模块、数据处理模块、决策模块和执行模块。数据采集模块负责从各个传感器获取实时数据，如通过串口通信从超声波传感器获取距离信息，从I2C接口读取加速度计和陀螺仪数据。数据处理模块对采集到的数据进行滤波和预处理，以减少噪声干扰。例如，在处理过程中，我们使用了卡尔曼滤波算法，将加速度计和陀螺仪数据融合，提高了姿态估计的准确性。

(2)决策模块是小车智能的核心，负责根据处理后的数据制定行驶策略。在该模块中，我们实现了基于模糊控制算法的路径规划功能。通过设定模糊规则和隶属度函数，系统能够根据当前车辆状态和周围环境信息，实时调整行驶速度和转向角度。在实际测试中，