题目：智能小车队列跟车控制系统开发

基于无线通信的智能车队列协同控制技术可以大幅度提高交通效率和行驶安全性，是目前交通领域的研究热点之一。利用智能小车仿真实际智能车进行队列协同跟随控制的研究，降低实车实验的危险性和难度，同时为智能车辆协同跟随与控制提供理论验证平台。为此本文搭建了能够实现车车通信的智能小车仿真平台，开发了一种车辆协同跟随控制算法，并在该平台上进行了仿真实验。

本文首先对智能小车平台验证实车跟车控制的可行性进行了论证，并在此基础上，采用Zigbee无线通信技术，搭建了能够实现车车通信的智能小车仿真平台，完成了仿真平台从硬件到软件的设计。智能小车硬件平台采用双层结构设计，上层采用单板工控机进行图像处理，下层采用MCU搭建嵌入式系统进行车速和方向的控制，上层工控板和下层控制板之间通过串口进行实时通信。软件设计主要包括底层驱动设计、图像处理和舵机电机控制程序设计。其中图像处理包括了基于边缘检测的车道线识别算法和基于车辆特征的车辆识别算法。通过在不同场景下的调试和实验，智能小车实现了稳定准确的路径跟随和前车识别。

在完成仿真平台搭设的基础上，本文提出了一种基于模糊PID的车辆协同跟随控制算法。传统车辆跟随控制常利用PID算法响应快、参数少的特点建立跟随控制算法，但由于传统的PID控制算法是基于静态固定的P、I、D参数来调节控制器输出，并且测距传感器存在精度误差，导致跟随控制输出不连续，造成超调，进而引起跟随车距不稳定。本文基于车车通信获取前车信息，计算得出本车的期望纵向加速度值，输入给PID控制器，同时通过实时得到的前车车速和车距建立模糊规则，动态矫正P、I、D参数，从而实现车车协同跟随控制。通过在智能小车平台上的仿真实验，相比基于传统PID控制的车辆跟随控制算法，平均车距波动范围减小了51%，平均车速波动范围减小了22.6%，实现了稳定的跟随控制效果。