基于瑞薩單片機(jī)自動(dòng)尋跡智能車(chē)的設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2013-04-24 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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3. 2 速度控制算法
智能車(chē)控制算法采用PID算法，包括3個(gè)部分：測(cè)量、比較和執(zhí)行，即把測(cè)量得到的量與期望值相比較，然后用合格誤差糾正調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的響應(yīng)。PID控制算法是建立在經(jīng)典控制理論上的一種控制策略。PID控制算法能夠在保證不影響系統(tǒng)穩(wěn)定精度的前提下提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，小車(chē)在直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)不進(jìn)行PID控制，以最大速度運(yùn)動(dòng)，處于一般彎道狀態(tài)時(shí)則引入PID算法，這樣可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)速度，使小車(chē)具有良好的可控性。PID控制器原理框圖如圖3所示。

本文引用地址：http://2s4d.com/article/170526.htm

系統(tǒng)主要由PID控制器和被控對(duì)象組成。它根據(jù)給定值r(t)與實(shí)際輸出值m(t)構(gòu)成控制偏差，將偏差按比例、積分和微分通過(guò)線(xiàn)性組合構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制。
PID的圖形表達(dá)式

式(4)中，T是采樣周期，必須足夠小，以保證系統(tǒng)有一定的精度；Ti為調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間；Td為調(diào)節(jié)器微分時(shí)間；Kp為調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；e(k)為第k次采樣時(shí)的偏差；u(k)為控制量。
采用增量式PID進(jìn)行控制，由△u(kT)=u(kT)-u(kT-T)，可得
△u(kT)=Kp[e(kT)-e(kT-T)]+Kie(kT)+Kd[e(kT)-2e(kT-T)+e(kT-2T)] (5)
式中，e(kT)為第k次與中心位置的偏差程度；e(kT-T)、e(KT-2T)分別為k-1、k-2次誤差項(xiàng)。以此算法為基礎(chǔ)，用C語(yǔ)言編寫(xiě)出控制算法程序。
3．3 程序設(shè)計(jì)
主程序采用周期性檢測(cè)控制思想。每隔20ms檢測(cè)1次引導(dǎo)線(xiàn)、車(chē)速及加速度數(shù)據(jù)，根據(jù)程序處理結(jié)果調(diào)用舵機(jī)控制程序和驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制程序，對(duì)智能車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，以完成循線(xiàn)運(yùn)行的要求。主流程圖如圖4所示。

4 結(jié)束語(yǔ)
智能車(chē)設(shè)計(jì)涵蓋了自動(dòng)控制、電子等多個(gè)學(xué)科，其技術(shù)可被應(yīng)用到智能機(jī)器人、自動(dòng)化作業(yè)平臺(tái)等領(lǐng)域，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。論文結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，從智能車(chē)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等方面討論了智能車(chē)的設(shè)計(jì)。試驗(yàn)證明，用PID算法即使在路面導(dǎo)引線(xiàn)復(fù)雜的情況下，也能較好地保證智能車(chē)沿正確的方向前進(jìn)，以及運(yùn)行的平穩(wěn)性。