基于增量式PID智能车调速系统的设计-论文.pdf

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1、第3O卷第2期湖北工业大学学报2015年O4月VOI．3ONo．2JournalofHubeiUniversityofTechnologyApr．2015[文章编号]1003—4684(2015)02—0072—05基于增量式PID智能车调速系统的设计梅真，赵熙临(湖北工业大学电气与电子工程学院，湖北武汉430068)[摘要]为提高智能小车适应不同道路的能力和速度响应，设计合理电机驱动电路和选择高效速度控制策略显得尤为重要基于增量式PID的调速系统设计了一套自动信息采集、道路分析、控制策略选择的系统，着重分析了增量式PID算法调速的性能，

2、阐述了增量式PID参数整定的方法和过程。通过实际的测试得到闭环控制后电机的调速曲线。试验结果表明，采用增量式PID控制算法，小车运动的速度稳定性相比采用开环控制得到很大的提高，智能车驱动电机的控制更流畅，电机的响应速度更加迅速，智能车的调速系统的设计达到了要求。[关键词]增量式PID；直流调速系统；电机驱动；编码器；智能车[中图分类号]TP273[文献标识码]：A智能车系统只有把直流电机的驱动控制、道路在上述模块中，电源管理模块、微控制器模块、的识别以及转向舵机的转向控制完美准确地组合在图像采集模块、直流电机控制模块、舵机的转向控制一起，

3、才能实现平稳快速行驶。模块是智能汽车系统的核心模块，也是整个系统稳相比于其他的控制算法，增量式PID有着保持定的关键基础。这些模块都是由智能车的总电源较小的超调和调控快速的优点，并且其算法简洁，理(7．2V直流电池)通过电源管理模块供电。论完善成熟。在控制过程中，增量式PID的稳态误电源管理模块差对于控制系统的影响不是很大，但控制性能与其参数相关，在一般情况下，能够满足直流电机调速系堑M亟统的相关要求。利用光电编码器采集脉冲数，计算出智能车当前速度，然后比较给定速度和当前速度无线发射模块的差值，通过增量式PID算法调节单片机的PWM波的输

4、出，实现对智能车直流电机的调速，以最短的无线接收模块时间完成速度调节，借此提高其控制效果。基于增PC上位机界面量式PID控制器控制精度高，具有较高的可靠性，图1智能小车系统结构图算法容易理解。1智能车硬件设计总体结构介绍2电机驱动模块设计与速度采集方法本文的智能车系统的功能模块主要包括微控制智能车是利用直流电机操控后轮来驱动的，通器Mcgs12xs128、电源管理模块、图像采集模块、过直流电机的驱动力为智能小车提供前进和后退的直流电机控制模块、测速装置模块、舵机控制模块和动力。采用4个IRF540，组成一个H桥电路，构成无线发射与接收模块

5、。所有的模块都包含了硬件和单片控制的小功率直流电机伺服系统，实现对直流软件两部分。硬件模块为系统运行提供硬件实体，电机的加减速和正反转的控制。电路图见图2。相应的一些软件为系统工作提供各种算法。图1为系统功能模块结构图。[收稿Et期]2014—11—04[作者简介]梅真(1987一)，男，湖北黄冈人，湖北工业大学硕士研究生，研究方向为智能控制74湖北工业大学学报2015年第2期的控制算法。增量式PID的数字控制器，在控制过值A的大小，根据参数整定时的实际情况进行调程中只是输出相关控制量的增量△“(忌)。在使用节，执行机构输出(愚)并不能用

6、于直接控制电机增量式PID算法时计算机输出的控制量的增量的转速，需要将(志)转换成控制PWM占空比，通△(愚)不是对应执行机构的实际位置，而是本次执过增大或减小PWM占空比的方法来实现对电机的行机构的位置增量，因而对于执行机构要求有对控加速和减速的控制。在求偏差量时，试验测试中用制量增量进行累积的功能，从而达到对被控对象的的是每20ms实际期望电机转过的齿轮数和电机实实际控制操作。执行机构的累积功能可以运用硬件际转过的齿轮数，运用它们两个的差值，再乘以相应来实现，也能够采用软件来完成，例如，利用算式(1)的参数，即k。、k、k的控制，计算

7、出相应的PWM程序化来完成。占空比的值。本设计中综合考虑各种因素，为使控(忌)=(忌一1)+A(愚)(1)制器调节稳定，使系统产生剧烈振荡，最后选用的采增量式PID控制算式样周期为20ms，即每20ms对电机进行一次采样。Au(愚)一“(愚)一“(愚一1)一kp△e(志)+当电机启动后，电机通过齿轮带动编码器旋转，kP(愚)+kd[△P(忌)一Ae(忌一1)](2)编码器每转动一周会输出200个脉冲，编码器输出式中Ae(志)一e(是)一e(最一1)。进一步可以改写成的脉冲送给单片机具有输入捕捉功能的端口PT7，Au(忌)：k(8(愚)一e

8、(愚一1))+kie(志)+单片机的PT7口每采集到一个上升沿，对应的脉冲kd(P(志)一2e(矗一1)+e(忌一2))累加器(PAC)加一，每20ms读取PAC所捕捉到通常情况下计算机设定的