基于模糊PID与算法控制智能小车速度.pdf

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1、基于模糊PID与算法控制智能小车速度余莎丽，等基于模糊PID与算法控制智能小车速度余莎丽，刘小龙，周健民(华南理工大学广州学院广州，510800)摘要：基于16位单片机MC9SxSl28对智能小车的直流电机的速度进行控制，利用速度闭环控制及模糊PID算法优化速度控制方案，从中对控制策略和控制方案进行深入分析及仿真，最终完成了智能小车的电机驱动系统的设计。结果表明，所提出的控制策略和采用的控制方案具有控制精度高、响应速度快等特性。明显提高了驱动的动态响应性能，提高了小车行驶的平顺性、稳定性和高效性等性能。关键词：16位单片机；直流电机；速度闭环；模糊PID算法中图分类号

2、：TPl3文献标识码：BDOI编码：10．14016／j．cnki．1001—9227．2016．02．076AbstI．act：Thedesignofsmartcarbasedon16一bitmicrocontrollerMC9SXSl28dcmotorspeedcontrol，speedclosedloopcontrolandfuzzyPIDalgodthmwasusedtooptimizethespeedcontmlscheme，whichcontrolstrateg)，andcontrolschemeforthein—depthanalysisandsimul

3、ation，finallycompletedthesmartcarmotordrivesystemdesign．TheI℃sultsshowthattheproposedcontrolstrategyandthecontrolschemehashighcontmlprecision，fastresponsechamcteristics．S培nificantlyimpmvesthedynamicresponseoftheelectricperfb册ance，impIDVethecardriVingcomfbn，stabilityandemciencyetc．Keywor

4、ds：16bitsinglechipmicrocomputer；Dcmotor；Speedclosed—loop；FuzzyPIDalgorithm，Theclassifica“onnumber：TPl3Literatureidenti6ca“oncode：BO引言PID控制系统在控制理论中技术相对成熟，应用广而多。其控制对象为一个非线性的滞后性系统，考虑到其应用方面的特殊性，仅仅采用传统的PID控制技术，会造成系统调节呈阶跃式跳跃变化，使控制对象反应迟钝并且容易产生震荡和超调等问题，从而影响系统性能⋯。本设计是以最短时间走最优路径为目的来控制智能小车，由于传统PID

5、存在缺陷，不能满足本设计的控制精度和响应时间，而模糊PID算法可以克服系统的非线性、时变性，所以我们采用了飞思卡尔智能车竞赛常用的模糊PID算法和闭环控制算法相结合的方式取代了传统的PID算法。当今发展处于旺盛时期的工业4．0战略，其两大主题“智能工厂”和“智能生产”在控制方面正在往高精度、工作可靠性强等方面发展。所以本设计的控制策略有着很大的发展前景。1速度控制总体方案图1智能小车买物图本设计通过模糊PID控制算法以及闭环控制算法对智能小车的直流电机进行控制。为了优化小车的路径以及在不同的路况(严格直道、直道、小弯道、大弯道、急弯道等)更好的控制小车速度，仅仅通过传

6、统PID算法来控制小车的速度是远远不够的。所以我们采用了模糊PID算法来优化小车的速收稿日期：2015一10—13作者简介：余莎丽，女，讲师，主要研究方向为广义非线性系统的稳定性容许性。·76·度。本设计除了模糊PID控制之外还采用了速度闭环控制，通过反馈回来的速度脉冲信号可计算出小车的实时速度n(￡)，并根据所设定的速度凡。(f)求得速度偏差e(￡)=‰(￡)一n(￡)，通过模糊PID控制调整后输出电压控制信号u(￡)，电压控制信号M(f)最终通过放大器放大后，转换为数字信号用以改变小车速度“。。如图1为本设计的直流电机调速系统简图：2基本原理图2直流电机调速系统图

7、2．1传统PID控制原理PID分别表示偏差的比例、积分和微分。它具有控制原理简单，易于实现，适用范围广，控制参数独立，参数选定相对简单等优点。所以现在一般采用的控制规律是PID控制㈨。如图2为PID控制原理图。图3传统PID控制原理图误差值e表示期望值)，与实际输出值之间的差值，通过PID控制算法计算出输出量M，通过输出量控制被控制对象，被控制对象通过闭环处理反馈实际输出值，再而与期望值比较，输出偏差值”J。2．2模糊PID控制原理所谓的模糊PID就是根据PID控制器的P，I，D三个参数与偏差e和偏差的变化ec之间的模糊关系，在运行时不断检测e及ec