智能車(chē)速度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　引言

　　在智能車(chē)競(jìng)賽中，速度控制不能采用單純的PID，而要采用能夠在全加速、緊急制動(dòng)和閉環(huán)控制等多種模式中平穩(wěn)切換的“多模式”速度控制算法，才能根據(jù)不同的道路狀況迅速準(zhǔn)確地改變車(chē)速，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定過(guò)彎。

　　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　按照競(jìng)賽要求，本文設(shè)計(jì)的智能車(chē)速度控制系統(tǒng)，以飛思卡爾MC9S12DG128 單片機(jī)為核心，與車(chē)速檢測(cè)模塊、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、電源模塊等一起構(gòu)成了智能車(chē)速度閉環(huán)控制系統(tǒng)。單片機(jī)根據(jù)賽道信息采用合理的控制算法實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)速的控制，車(chē)速檢測(cè)采用安裝于車(chē)模后軸上的光電編碼器，直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用了由四個(gè)MOS管構(gòu)成的H橋電路如圖1所示，電源模塊給單片機(jī)、光電編碼器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)等供電。

　　系統(tǒng)建模

　　一個(gè)針對(duì)實(shí)際對(duì)象的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，首先要做的就是對(duì)執(zhí)行器及系統(tǒng)進(jìn)行建模，并標(biāo)定系統(tǒng)的輸入和輸出。為了對(duì)車(chē)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)合適的控制器，就要對(duì)速度系統(tǒng)進(jìn)行定階和歸一化。對(duì)此，分別設(shè)計(jì)了加速和減速模型測(cè)定實(shí)驗(yàn)。通過(guò)加裝在車(chē)模后輪軸上的光電編碼器測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速。編碼器齒輪與驅(qū)動(dòng)輪的齒數(shù)比為33/76，編碼器每輸出一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)智能車(chē)運(yùn)動(dòng)1.205mm。車(chē)?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)加給電機(jī)的PWM波的占空比進(jìn)行調(diào)速。單片機(jī)上的PWM模塊可以是8位或16位的，為了提高調(diào)速的精度，電機(jī)調(diào)速模塊選用16位PWM，其占空比調(diào)節(jié)范圍從0到65535，對(duì)應(yīng)電機(jī)電樞電壓從0%到100%的電池電壓。