基于瑞薩單片機自動尋跡智能車的設(shè)計
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3. 2 速度控制算法
智能車控制算法采用PID算法，包括3個部分：測量、比較和執(zhí)行，即把測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)的動態(tài)性能。根據(jù)實驗情況和現(xiàn)場調(diào)試經(jīng)驗，小車在直線運動時不進行PID控制，以最大速度運動，處于一般彎道狀態(tài)時則引入PID算法，這樣可以根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)速度，使小車具有良好的可控性。PID控制器原理框圖如圖3所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/170526.htm
系統(tǒng)主要由PID控制器和被控對象組成。它根據(jù)給定值r(t)與實際輸出值m(t)構(gòu)成控制偏差，將偏差按比例、積分和微分通過線性組合構(gòu)成控制量，對被控對象進行控制。
PID的圖形表達式
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)器的積分時間；Td為調(diào)節(jié)器微分時間；Kp為調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；e(k)為第k次采樣時的偏差；u(k)為控制量。
采用增量式PID進行控制，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。以此算法為基礎(chǔ)，用C語言編寫出控制算法程序。
3．3 程序設(shè)計
主程序采用周期性檢測控制思想。每隔20ms檢測1次引導線、車速及加速度數(shù)據(jù)，根據(jù)程序處理結(jié)果調(diào)用舵機控制程序和驅(qū)動電機控制程序，對智能車的運行狀態(tài)進行實時控制，以完成循線運行的要求。主流程圖如圖4所示。
4 結(jié)束語
智能車設(shè)計涵蓋了自動控制、電子等多個學科，其技術(shù)可被應(yīng)用到智能機器人、自動化作業(yè)平臺等領(lǐng)域，具有較強的實用性。論文結(jié)合實際設(shè)計經(jīng)驗，從智能車的硬件設(shè)計、軟件設(shè)計等方面討論了智能車的設(shè)計。試驗證明，用PID算法即使在路面導引線復(fù)雜的情況下，也能較好地保證智能車沿正確的方向前進，以及運行的平穩(wěn)性。
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