智能車速度控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

　　引言

　　在智能車競賽中，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)確地改變車速，實現(xiàn)穩(wěn)定過彎。

　　系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　按照競賽要求，本文設(shè)計的智能車速度控制系統(tǒng)，以飛思卡爾MC9S12DG128 單片機(jī)為核心，與車速檢測模塊、直流電機(jī)驅(qū)動模塊、電源模塊等一起構(gòu)成了智能車速度閉環(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現(xiàn)對車速的控制，車速檢測采用安裝于車模后軸上的光電編碼器，直流電機(jī)驅(qū)動采用了由四個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)動電機(jī)等供電。

　　系統(tǒng)建模

　　一個針對實際對象的控制系統(tǒng)設(shè)計，首先要做的就是對執(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。為了對車速控制系統(tǒng)設(shè)計合適的控制器，就要對速度系統(tǒng)進(jìn)行定階和歸一化。對此，分別設(shè)計了加速和減速模型測定實驗。通過加裝在車模后輪軸上的光電編碼器測量電機(jī)轉(zhuǎn)速。編碼器齒輪與驅(qū)動輪的齒數(shù)比為33/76，編碼器每輸出一個脈沖對應(yīng)智能車運(yùn)動1.205mm。車?？梢酝ㄟ^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，對應(yīng)電機(jī)電樞電壓從0%到100%的電池電壓。