《智能车pid算法设计》实验综述

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1、《智能车PID算法设计》实验综述摘要：智能车PID算法的设计实验综合运用了C语言程序设计、单片机原理及现代控制理论等课程知识。学生通过实验，掌握智能车PID算法的基本原理，提高学生综合运用知识和创新能力。关键词：PID算法；智能车；舵机控制中图分类号：TP318文献标识码：A文章编号：1009-3044(2013)16-3826-04实验教学是高等教育体系中必不可少的重要环节，对提高学生的工程实践能力，加深其对理论知识的理解有十分重要的作用。目前国内大多数高校仍以单一学科的验证性实验为主，过分强调实验课

2、程所在的学科体系的系统性和完备性。容易造成实验课程间不必要的重复，造成实验内容和教学时数的膨胀，严重影响专业教学效果和学生对专业知识的掌握［1］。本文以C语言程序设计、单片机原理及现代控制理论等课程实验为基础，通过"智能车PID算法”的实验设计，旨在对高校如何深化电子类设计性实验的教学改革进行探讨。1智能车PID算法的实验目的在智能车同一硬件平台的基础上，通过在MC9S12XS128单片机分别固化2种不同的PID控制软件，旨在研究智能车PID算法的最优控制速度及稳定性。2智能车PID算法控制的实验设计智

3、能车自动控制算法一般釆用基于反馈控制的PID算法,该算法一般涵盖3个过程:测量、比较和执行。即把测量到的变量与期望值相比较，然后用所得误差纠正调节控制系统的响应。2.1智能车PID控制的实验原理积分环节：积分环节的调节作用虽然会消除静态误差,但也会降低系统的响应速度，增加系统的超调量。积分常数［Ti］越大，积分的积累作用越弱，这时系统在过渡时不会产生振荡；但是增大积分常数［Ti］会减慢静态误差的消除过程，消除偏差所需的时间也就越长，但可以减少超调量，提高系统的稳定性。微分环节：微分环节的作用是阻止偏差的

4、变化。它是根据偏差变化的趋势（变化速度）进行控制。偏差变化的越快,微分控制器的输出也就越大，并能在偏差值变大之前进行修正。微分作用的引入，将有助于减小超调量，克服振荡，使系统趋于稳定，特别对高阶系统非常有利，它加快了系统的跟踪速度。但微分的作用对输入信号的噪声很敏感，对那些噪声较大的系统一般不用微分，或在微分起作用之前先对输入信号进行滤波。2.3智能车PID控制的实验步骤根据智能车实验设计要求的实际情况，该文智能车所用的采集信号的工具是摄像头，并且将采集到的图像进行二值化处理，最后得到的采集信息是若干桢

5、二值化图像，另外通过阈值的限定，将采集到白色图像作1处理，而其余颜色全作为0处理，如图1所示。二值化图像共58行，116列，通过这种方式的处理，可以清晰明朗地看到，要想智能车平稳地在赛道上行驶，就需要它的行驶轨迹及范围在赛道的白色区域，也就是二值化图像的全1位置。在舵机控制的问题上，输入参考值和反馈值的选定可以演变为黑色图像边缘位置的变化。该文采集的任意二值化图像用二维数组将所有的值存储起来，并用程序从最中间的白色位置向两边寻值，每次寻值选择恰当的一行进行寻值(根据改进增量式PID算法的要求至少需要三行

6、数据)，直到寻到黑色边缘为止，并将每一行黑色边缘的位置值记录下来，如图2所示。图中每一行对应的边缘位置值共有两个，分别记为z和y,然后根据z和y的前后变化得出当前所需的控制量。3智能车PID控制的实验结果分析参考文献：[1]王怀平，林刚勇•电工电子类课程群实验教学改革与实践[J].中国电力教育，2011(4)：117-118.[2]卓晴.学做智能车：挑战''飞思卡尔"杯[M].北京:北京航天航空大学出版社，2007.[2]刘金琨•先进PID控制MATLAB仿真(第2版)[M].北京：电子工业出版社，20

7、04.[3]车立志•智能PID控制算法的研究与实现[D].山东:山东科技大学，2009.[4]朱仲邃•不完全微分PID算法在纯滞后系统中的应用[J].微计算机信息，21(9)：27-28.