全文总字数：5846字

毕业论文文献综述

基于PID控制算法的移动智能小车路径跟踪

摘要：智能移动小车路径跟踪技术越来越广泛地应用于包括工业、农业、服务业以及军事等多领域，对智能车路径跟踪技术的研究具有重要的现实意义。本课题拟设计并实现利用数字式CMOS摄像头采集路面信息的智能小车控制系统。以 32位单片机STM32F103ZET6为核心控制器，单片机获得摄像头采集的路面信息和车速信息，小车转向控制采用位置式PID控制策略实时控制小车根据路径变化转向，使移动智能小车沿标定的轨迹线快速平稳行驶，同时在不同的关照条件下实现较强的抗干扰能力，使运行稳定。

关键词：路径跟踪；COMS摄像头; 图像处理; PID控制

1 课题背景与研究的意义

1.1课题背景

进入二十一世纪以来，科技领域特别计算机和电子行业的发展很迅速，计算机处理能力大大提高，图像处理技术也随之迅速发展，这也推动了以图像处理技术为基础的视觉导航技术的迅速发展。基于路径识别的机器人视觉导航技术的关键是能按照规划的导航线行走，并在行走的过程中实时地检测出障碍物并能避开障碍物。

智能车的路径跟踪控制涵盖了经典控制理论、智能控制理论、计算机科学、传感器技术、导航与定位技术、电气传动技和图像识别技术等多学科多领域，其研究成果可以广泛应用于军事、工业等领域^[1]。在军事上，智能车可以完成一些高危的任务，如侦察、排雷排爆、危险物处理等。在工业领域，具有路径跟踪功能的智能车可以作为搬运工具，可以运送数十吨到几千克的钢材、生产模块和电子元器件等。尤其在半导体和液晶等需要高度洁净的生产车间中，智能车已经得到了广泛的应用。在民用领域，在一些高级宾馆已经有专门负责膳食配送的智能车的应用，在一些高级公寓智能车还可以执行保安任务和自动泊车任务。另外，越来越多的汽车生产厂商正在研究无人驾驶汽车，智能移动机器人应用越来越广泛，包括工业、农业、服务业以及军事业等多领域。对于繁琐的反复的劳动，容易疲劳，移动机器人可以代替人进行一些反复的工作在这里智能车的路径跟踪技术也有广阔的用武之地。

1.2 国内外研究概况

路径跟踪技术是智能车控制的重要组成部分，是智能车完成各种复杂的任务(避障、追踪等)的基础。智能车路径跟踪技术融合了控制理论、信息技术、电子技术、电力传动技术、图像识别技术、传感器技术、应用数学和人工智能等多种技术^[2]。许多大学，研究机构和企业都投入了巨大的人力物力来进行智能车路径跟踪控制方面的研究。

（1）国外对智能车研究的最早、也最为深入。

美国是最早研究智能车辆的国家。早在20世纪80年代开始美国国防高级研究计划局(DARPA)就立项研究地面无人作战平台系统，并于1983-1990年投资了6亿美元进行了自主地面车辆方面的研究。1997年美国航空航天局(NASA)研制的火星探测车“索杰纳”号首次登上火星，并在火星上漫游了近三个月的时间向地球传回了一万多张照片和大量的科学数据。在2004年和2005年，DARPA举办了两次Grand challenge智能车辆越野比赛。比赛是在很有挑战性的荒漠环境中进行的，这是美国在智能车方面研究实力的一次展现。在阿富汗战争和伊拉克战争中，美国的军用智能车在侦察和排爆等方一面大显神威，减少了不必要的伤亡。在2011年，日本福岛核电站泄漏中，美国向日本提供的军用智能车在处理核污染物方面也起到了巨大的作用。