焦淵

摘 要：本文簡(jiǎn)單介紹PID控制算法，根據(jù)控制算法設(shè)計(jì)嵌入式智能小車車速控制系統(tǒng)，使智能小車在行駛中根據(jù)需要進(jìn)行緩慢且勻速加速或者減速，避免側(cè)翻或因入彎速度過快而造成的沖出跑道等危險(xiǎn)行為，并仿真驗(yàn)證該控制系統(tǒng)可行。

關(guān)鍵詞：PID控制算法;車速控制;仿真

1 引言

智能化技術(shù)在汽車上的應(yīng)用從本質(zhì)上改變了傳統(tǒng)汽車的設(shè)計(jì)理念，即智能控制技術(shù)、通信技術(shù)、電子技術(shù)等新技術(shù)在智能車輛上的應(yīng)用將是汽車工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。

智能車可以通過微處理器控制來實(shí)現(xiàn)其對(duì)周圍環(huán)境的感知、路徑的處理、自動(dòng)行駛等，是一個(gè)運(yùn)用了高新技術(shù)的綜合系統(tǒng)。為了使智能小車工作在最佳狀態(tài)，進(jìn)一步研究及完善其速度的控制是非常有必要的。速度控制能夠結(jié)合當(dāng)前的行駛狀態(tài)智能地做出決策，對(duì)其行車速度進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定車速的目[1-2]。

2 嵌入式智能小車車速控制算法

智能車在行駛中，根據(jù)需要進(jìn)行加速或者減速，這個(gè)點(diǎn)對(duì)車的控制有著極高的要求，加速或者減速中不能讓車的控制力度過大或者過小，這個(gè)加減速的過程一定要緩慢且勻速，其控制原理如圖1所示：

控制規(guī)律為：

式中：Δun第n次輸出增量;en第n次偏差;en-1第n-1次偏差;en-2第n-2次偏差。

當(dāng)前車速大于（小于）給定值的某一個(gè)比例時(shí)，電機(jī)滿轉(zhuǎn)（停轉(zhuǎn)），即

其中：rn為當(dāng)前速度給定值，vn為當(dāng)前速度反饋值，M一般取0.3-0.5[3]。

采用該控制方法來實(shí)現(xiàn)速度的閉環(huán)控制。由于小車需要通過直道、彎道和S彎等各種復(fù)雜賽段，為了保證小車快速穩(wěn)定地行駛，必須對(duì)小車的車速進(jìn)行精確控制。由于小車在不同道路的極限速度不同，因此首先應(yīng)該在不同的路段設(shè)置不同的目標(biāo)車速[4]，具體的車速計(jì)算公式如下：

其中，為給定車速，為直道上經(jīng)測(cè)試給出的預(yù)設(shè)高速，e為檢測(cè)到黑線的光電管位置與車體中心線的偏差，Kp為比例系數(shù)，偏差越大，降速越多。速度的獲取采用反射型光電傳感器方案。

3 仿真模擬

根據(jù)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，在MATLAB中建立Simulink模型圖，如圖2所示。

取Kp=100，Ki=500，Kd=0.006

當(dāng)輸入為v=50m/s的階躍響應(yīng)時(shí)，系統(tǒng)的仿真結(jié)果如圖3所示。

當(dāng)輸入為正弦響應(yīng)時(shí)，仿真結(jié)果如圖4?？梢钥闯?，經(jīng)過該控制系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，能有效地消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。仿真結(jié)果表明，該控制系統(tǒng)可行。

參考文獻(xiàn)：

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