基于PID闭环控制的智能车反馈系统研究与设计

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1、基于PID闭环控制的智能车反馈系统研究与设计摘要：本智能车系统设计以瑞萨公司开发的H8-3048为主控制器，通过红外线传感器检测小车的位置和运动方向，光电编码器检测模型车的速度。PID控制算法调节驱动电机的转速和舵机的方向，完成对模型车运动速度和运动方向的闭环控制。实验结果表明，系统设计方案可行。关键词：H8-3048；红外线传感器；PID；ABSTRACT:ThedesignoftheintelligentvehiclesystemwiththekeycontrolerH8-3048whichwasdeveloppedb

2、yRenesasCorporation,toregonizethevehicle’slocationandmovementdirectionbyanarrayofinfraredsensors,andtodirectthevehicle’sspeedbytheopticalencoders.ThePIDalgorithmareutilezedtoregulatethespeedofthemotor-driveandthedirectionoftheservomotor,toCompletetheclosed-loopcon

3、trolofthemodelvehicle’sspeedanddirection.Theexperimentalresultsshowthatthesystemdesignprogramisfeasible.KEYWORDSH8-3048；Infraredsensors；PID；目录1.前言11.1设计制作思路11.2设计方案概述32.硬件部分52.1车模组装52.2传感器的设计与安装52.2.1光电传感器的选择及工作原理52.2.2光电传感器的布置方案62.2.3光电传感器信号探测及处理电路72.2.4速度传感器的安装7

4、2.3系统电路板的设计、安装与连接82.4驱动电机和舵机82.4.1工作原理82.4.2电路设计92.5主要车模参数113.软件部分123.1控制算法123.1.1算法介绍123.1.2程序实现154.结论154.1主要性能164.2改进方向16致谢…………………………………………………………………………………16参考文献17附录：程序源代码II1.前言随着人们生活水平的提高，人们对智能控制的需求与日俱增。智能控制五花八门，从工业控制到日常生活的边边角角都有智能控制的身影。目前，随着人们拥有轿车数量的提升，人们对轿车安全性

5、的要求将会日益提高，轿车的智能控制系统将作为轿车安全性的重要组成部分。而对于智能车控制系统的开发还处于研究阶段，因此，基于PID闭环控制的智能车反馈系统研究与设计，具有十分重要的现实意义和应用价值。目前大批的仪表与过程工程师们都熟悉PID控制，而且已经建立了一套很好的安装、整定和使用PID控制器的方法。尽管这样，发展PID控制仍然有很大的潜力，这是因为许多控制器在实际中都处在手动状态，而那些处在自动状态的控制器由于微分作用不好调整往往把微分环节去掉。PID控制器在实际中性能欠佳的主要原因一是阀门和传感器的设备问题，另外就是

6、较差的整定实践。提高控制回路的性能，不仅需要PID控制的知识，而且需要过程方面的知识。PID参数的整定一般需要经验丰富的工程技术人员来完成，既耗时又耗力，加之实际系统千差万别，又有滞后、非线性等因素，使PID参数的整定有一定的难度，致使许多PID控制器没能整定的很好，这样的系统自然无法工作在令人满意的状态，为此人们提出了自整定PID控制器。将过程动态性能的确定和PID控制器参数的计算方法结合起来就可实现PID控制器的自整定。自整定的含义是控制器的参数可根据用户的需要自动整定,用户可以通过按动一个按钮或给控制器发送一个命令来

7、启动自整定过程。本课题主要解决PID控制算法在只能小车上的参数整定问题，使智能小车基于PID闭环控制的智能反馈系统，能在直道上保持高速移动的同时并在弯道上能加速过弯。322.硬件部分2.1车模组装严格按照设计说明对车模进行组装。严格按照检测说明对车模进行检测，调整车模的硬件参数。参数调整中最主要的一定要调整舵机的初始化角度，使舵机的初始化角度与车模的中轴线平行。2.2传感器的设计与安装2.2.1光电传感器的选择及工作原理智能车系统以一个标准的汽车模型作为载体。为了提高智能车行驶的速度和稳定性,单片机需要将路径的判断、舵机与

8、驱动电机的控制紧密地结合在一起。而路径识别模块是智能车系统的关键模块之一,路径识别方案多采用红外反射式光电传感器或者CCD/CMOS图像传感器。CCD/CMOS图像传感器寻迹方案的优点是可以更远更早地感知赛道的变化,但是信号处理比较复杂。光电传感器体积小、价格低廉、安装灵活方便且不易受可见光的干扰,故选