pid的智能车控制算法研究

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1、第28卷第5期湖北广播电视大学学报Vol.28,No.52008年5月JournalofHuBeiTVUniversityMay.2008,155～156基于间接PID的智能车控制算法研究徐莺（襄樊广播电视大学，湖北襄樊441021）[内容提要]为了使自动识别路径的智能车能够稳定、可靠地在不同跑道上行驶，本文提出了一种基于积分环节改进的数字PID智能车舵机控制算法以及间接PID驱动电机控制算法，阐述了以上两种算法的主要思想和原理，并且对上述两种算法的软件实现方法作具体介绍。智能车车模以HCS12的16位单片机为硬件系统的控制算法测试结果。试验结果证明，智能车能够稳定、可靠地在不同跑道上行驶。[

2、关键词]间接PID；智能车；舵机；驱动电机[中图分类号]TM30[文献标识码]A[文章编号]1008-7427（2008）05-0155-021舵机及驱动电机控制算法简介偏差小于24.44°则引入积分环节，当偏差大于等于24.44°1.1积分环节改进的舵机PID算法简介则去掉积分环节。为此在积分项中乘以一个人为引入的系数PID控制器是控制系统中技术比较成熟，而且应用最广B，其值如公示2所示：泛的一种控制器。它的结构简单，参数容易调整，因此在工⎧1当e

3、、气动⎩k和液压元件）来实现它的功能的。随着计算机的出现，把它引入系数B后，公式1可以改写为公式3：移植到计算机控制系统中来，将原来的硬件实现的功能用软∆Uk=KP[ek−ek−1][]+BKIek+KDek−2ek−1+ek−2公式3件代替，从而形成数字PID控制器，其算法则称为数字PID遇限削弱积分法的思路是：一旦控制量Uk进入饱和区，算法。数字PID控制器具有非常强的灵活性，可以根据试便停止进行增大积分项的运算，而只进行使积分减少（即所[1]验和经验在线调整参数，因此可以得到更好的控制性能。谓削弱）的运算。具体过程是：在根据PID算式计算Uk前，由于几乎所有的单片机都拥有硬件PWM，因此

4、基于软件先判断前一次的控制量Uk-1是否到达极限范围，如果到达极PID和硬件PWM技术的直流电机测控技术正向数字化、高限说明已经进入饱和区，这时再根据偏差的正负，来判断控可靠性发展，本文所述的舵机控制就是采用该控制方法。制量是使系统加大超调还是减小超调，如果是减小超调，则数字PID分为位置式控制算法和增量式控制算法。为保留积分项，否则取消积分项。遇限削弱法在进入极限范围了降低计算量及得到稳定的结果，舵机控制采用增量式控制后，有条件的去继续积分或取消积分，从而避免控制量长时算法。其公式如下：间停留在饱和区[1]。本系统的具体实现是：在积分项中再人∆Uk=KP[]ek−ek−1+KIek+KD[e

5、k−2ek−1+ek−2]公式1为引入一个系数C,当判断后需要保留积分项则C=1；否则由公式1可知，输出增量∆Uk只与本次偏差ek、上次C=0。那么最终的舵机PID控制算式如下：偏差ek-1、上上次偏差ek-2有关，因此CPU只要知道每一时∆Uk=KP[ek−ek−1][]+BCKIek+KDek−2ek−1+ek−2公式4刻的ek、ek-1、ek-2值就能执行PID算式，并输出舵机控制量，根据公式4就能相应的写出舵机完全改进后的PID程序。从而有效地控制舵机的转向。1.2间接PID驱动电机控制算法简介由于PID控制器是用软件来实现的，灵活性很大，因智能车模型的驱动电机是直流电机，同样可以直接

6、用PID[2]此能够根据具体要求相应地改进部分PID控制算法。在电控制算法，但是利用PID算法需要有系统的直接反馈值，如舵动机控制系统中，控制量的输出值要受到元器件或执行机构机算法中的反馈值通过光电传感检测获得，而驱动电机要想直性能的约束（如电源电压的限制、放大器饱和等），因此它接获得反馈值必须在硬件上设计车速传感器，这必然给硬件选的变化应在有限的范围内，如果控制量的计算结果超出该范择、硬件设计、PCB板设计、软件实现带来比较大的工作量；围，那么实际执行的控制量就不再是计算值了，产生的结果同时加上车速传感器之后智能车的重量也会增加，这样会增加与预期的不相符，称为饱和效应。PID控制中的积分环节

7、目驱动电机的负载，耗电速度快；同时智能车过重也会给舵机的的是消除静态误差，提高控制精度。但当电动机的启动或停转向带来负面影响，因为连接舵机和连杆的硬件是塑料做的东车时，短时间内系统输出很大的偏差，会使积分积累很大，西，而且是两三个塑料卡在一起的，当智能车要转弯时，舵机从而引起强烈的积分饱和效应，这将会造成系统振荡，调节转动的力是一定的，如果车身太重的话那么舵机转弯的力就会[1]时间延长等不利结果。