【文章內容簡介】 for(i = 0。 i INPUT_VOLTAGE_AVERAGE。 i ++) SampleInputVoltage()。 } else if(g_n1MSEventCount == 2) { GetInputVoltageAverage()。 AngleCalculate()。 AngleControl()。 MotorOutput()。 } else if(g_n1MSEventCount == 3) { g_nSpeedControlCount ++。 if(g_nSpeedControlCount = SPEED_CONTROL_COUNT) { SpeedControl()。 g_nSpeedControlCount = 0。 g_nSpeedControlPeriod = 0。 } } else if(g_n1MSEventCount == 4) { g_nDirectionControlCount ++。 DirectionVoltageSigma()。 if(g_nDirectionControlCount = DIRECTION_CONTROL_COUNT) { DirectionControl()。 g_nDirectionControlCount = 0。 g_nDirectionControlPeriod = 0。 }} 中斷服務程序 速度 PID 控制算法及其改進形式PID 控制是工業(yè)過程控制中歷史最悠久，生命力最強的控制方式。這主要是因為這種控制方式具有直觀、實現(xiàn)簡單和魯棒性能好等一系列的優(yōu)點。位置式 PID 算式連續(xù)控制系統(tǒng)中的 PID 控制規(guī)律是 ??00])(1)([)( xdteTetKtxtip ?????其中 是偏差信號為零時的控制作用，是控制量的基準；029利用外接矩形法進行數(shù)值積分，一階后向差分進行數(shù)值微分，當選定采樣周期為 T 時，式 可離散為下面的差分方程 001])()([)( xeTetKtxkj kdip ??????增量式 PID 算式。根據(jù)式 得出 002111 ])([ xeTeeKxkj kdjikpk ????????于是 )]2([ 2111 ??? ???? kkdkikpkk eeTex式 的計算結果，反映了第 k 和第 k－1 次輸出之間的增量，所以稱為增量算式。這個算式的結果是可正可負的。利用增量算式控制執(zhí)行機構，執(zhí)行機構每次只增加一個增量，因此執(zhí)行機構起了一個累加的作用。對于整個系統(tǒng)來說，位置和增量式兩種算式并無本質區(qū)別，只是將原來全部由計算機完成的工作，分出一部分由其他元件去完成。然而，雖然增量式算式只是算法上的一點改進，卻帶來了不少優(yōu)點：算式只與最近幾次采樣值有關，不需要進行累加，不易引起誤差累積，因此容易獲得較好的控制效果。計算機只輸出增量，誤動作時影響小，必要時可加邏輯保護，限制或禁止故障時的輸出。手動于自動切換時，由于步進電機具有保持作用，所以容易實現(xiàn)無擾動切換，機器故障時，也可以把信號保持在原位。由于增量算式有上述優(yōu)點，在實際控制中，應用得比位置式更為廣泛。30 第五章 開發(fā)調試過程及主要參數(shù)經過我們組隊員的共同開發(fā)，設計，驗證，我們依據(jù)所學的知識從入門到提高，經歷的了開發(fā)工具的應用、方案的設計、調試過程如下。 開發(fā)工具 采用了 USB 接口的 HCS12 BDM 下載工具，是支持 Freescale MC9S12 系列16 位單片機的 BDM 調試工具。軟件上采用的是 CodeWarrior for HCS12,經過源程序的編寫，連接，通過BDM 下載至 MC9S12XS128，完成單片機的開發(fā)過程。CodeWarrior 是Metrowerks 公司專門面向 Motorola(Freescale)設計的嵌入式應用開發(fā)的軟件工具，包括集成開發(fā)環(huán)境 IDE，處理器專家?guī)?，全芯片仿真，可視化參?shù)顯示工具，項目管理器，C 交叉編譯器，匯編器，鏈接器以及調試器，支持在線編程和調試，給我們的開發(fā)，設計工作帶來了很大的方便。 制作調試過程說明本系統(tǒng)采用 MC9S12XS128 作為主控制器，結合 20KHz，100mA 的恒流源，構成了智能路徑識別系統(tǒng)。 各硬件部分我們通過制作 PCB 電路板安裝在智能車的相關部位。在車頭我們制作了尋跡用的電磁傳感器電路板，只要輸入激勵電源后，即可獲取磁場強度。通過杜邦線，連接到安裝在車身中央的 MC9S12XS128 上 。主控電路板包括了電源管理電路、單片機接口電路等，留有電磁傳感器信號輸入接口、速度傳感器信號輸入接口、電源輸入接口、電機接口等輸入輸出端口。車的重心問題一直是困擾我們的地方，車的重心上下方向調整，對智能車行駛性能有很大影響。按照車輛運動學理論，車身重心上移，相當于頭重腳輕，31降低了后輪的抓地力；重心下移，會增大轉向靈敏度，后輪抓地力也會增加，同時對防止速度過大，車體側翻有很好的效果。試驗中，我們進行了多次嘗試，最后選定了最終的方案，使車體重心下移，達到了很好的額效果。因而調整合適的車體重心，讓智能車更加適應跑道是很關鍵的。電機驅動是最脆弱的地方，有時會出現(xiàn)短路或起火的現(xiàn)象，可能是由于兩端接錯線，或者電機長時間堵轉有很大的關系。 現(xiàn)公布一張我們?yōu)榱私鉀Q重心問題而采取的方案，實測可以很清楚地知道比沒有采用此方案的額小車速度可以增加 ?，F(xiàn)在車速一般穩(wěn)定在。32 智能車主要技術參數(shù)模型車的外形如下圖所示：主要技術參數(shù)如下：33改造后智能車的主要技術參數(shù)如表所示：項目 參數(shù)路徑檢測方法（賽題組） 電磁組車模幾何尺寸（長、寬、高） （毫米） 3924110車模軸距/輪距（毫米） 200車模平均電流（勻速行駛）(毫安) 5000電路電容總量（微法） 1500 左右傳感器種類及個數(shù) 10mh 電感 2 個、陀螺儀 2 個、7361 加速度計 1 個、157 線編碼器 2 個新增加伺服電機個數(shù) 0賽道信息檢測空間精度（毫米） 1賽道信息檢測頻率（次/秒） 100主要集成電路數(shù)量 3車模重量（帶有電池） （千克） 1kg 左右 存在 問題 及改進方法雖然經過這么長時間的調試，畢竟這是第一次基于電磁車直立的比賽，存在的問題還很多，下面我們想說說存在的問題及改進方向。34首先，電磁傳感器的方案中，輸出電壓與輸入的磁場強度不成正比，這導致了測量時存在誤差，可以采用補償?shù)姆椒右韵?，可以進行硬件和軟件的補償，還有一點就是前瞻問題，由于是剛開始接觸電磁，我們組根據(jù)測得的數(shù)據(jù)和推測，電磁的前瞻應該能有約 25—35cm 的前瞻，可從不同方向的放置電磁傳感器，如水平方向、Y 軸方向上的，亦可成 45176。放置，這樣可以大概檢測出彎道的曲率半徑，從而更好的控制轉向和速度。然后，由電磁傳感器測得的電壓來計算相對偏移量的算法中，可以大幅改進，根據(jù)理論推導和實驗測得數(shù)據(jù)，開發(fā)更穩(wěn)定、更精確地算法，如擬合直線，二次曲線等方法，更精確的得出相對位置的大小。使控制更快、穩(wěn)、準。 然后，電機驅動的改進很有發(fā)展，目前電機驅動由于電流的限制，使加減速不是很明顯，嚴重影響了快速性和靈活性，可以采用電流更大的電力電子裝置來加大電流，是加減速性能得到提高。 最后，談一下限制速度的因素。通過幾個月的調車經驗，我總結一下限制速度的原因。一、重心。二、轉向控制。三、速度 pi 參數(shù)的整定。由于小車的硬件不同，各個參賽隊遇到的原因不盡相同。傳感器的高低也有一定影響，個人感覺確實有些影響，一般 1015cm 范圍內，線性度還是蠻高的。當然了，由于各個參賽組所用到的放大器不一樣，這個高度也不盡相同。對于以上的幾個因素，我采用了不同的方案。對于重心的調節(jié)，我們一般改變電池的位置還有主板的布局可以解決。對于轉向控制，這個主要看放大器給力不給力，好的放大器出來的數(shù)特別準，不好的放大器出來的值一直跳動，不利于差速控制。35參考文獻[1] 宋文緒，楊帆．傳感器與檢測技術[M]．第 1 版，北京：高等教育出版社。[2] 賈伯年，俞樸．傳感器技術[M]．第 2 版，南京：東南大學出版社。[3]――挑戰(zhàn)“飛思卡爾”：北京航空航天大學出 版社，.[4]：清華大學出版社，2022.[5].《基于磁場檢測的尋線小車傳感器布局研究》 ，清華大學，[6] 李發(fā)海，王巖智．電機與拖動基礎[M]．第 1 版，北京：清華大學出版社。[7]競賽組秘書處.《路徑檢測設計參考方案》.。[8]競賽組秘書處 技術組.《20KHz 電源參考設計方案》 。[9]競賽組秘書處 技術組. 第七屆全國大學生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽 電磁組直立行車參考設計方案 （版本 ） 。[10] 競賽組秘書處 DSC 工程目錄與文件說明36參考程序：注：此自平衡車是主要參照官網制作而成。程序同官網基本一致。 現(xiàn)將我們的程序完整公布如下，希望大家一起探討：include include include include include define SPEED_CONTROL_PERIOD 100define SPEED_CONTROL_COUNT 20unsigned char keyscan_F=0。 //按鍵掃描時間到標志，由 10ms 定時中斷置位unsigned char keyflag=0。 //key 標志，0 無鍵按下，1 有鍵按下，2 有鍵按下且去抖完成，3 按鍵處理完畢unsigned char keycode=0。 //掃描按鍵值unsigned char keycode_last=0。//舊的掃描按鍵值//70,7,0,50,0,100,2,250//70,10,0,50,0,100,3,270 int parameter[8]={60,10,15,0,180,286,42,520}。 //60,10,15,0,220,273,42,480 //參數(shù)默認值，可自行修改char * dispara[8]={KP_ANGLE,KP_ANGLEDOT,SPEED_CONTROL_P,SPEED_CONTROL_I,DIR_CONTROL_FP,ZeroData,DIR_CONTROL_D,CAR_SPEED_SETfDelta}。byte set_F=0。 int Sensor[8]。int GetSensor[8]。float PreAngleDot。float PreAngle。37int g_nLeftMotorPulseSigma。int g_nRightMotorPulseSigma。float g_fCarSpeed。float g_fSpeedControlOutOld。float g_fSpeedControlOutNew。int DIR_CONTROL_D_VALUE。int ZeroData。int TimeCnt=0。int TimeCnt1=0。int g_nSpeedControlPeriod=0。int g_nSpeedControlCount=0。 int g_nDirectionControlPeriod=0。int g_nDirectionControlCount=0。 int KP_ANGLE。//參數(shù)int KP_ANGLEDOT。int SPEED_CONTROL_P。//速度 P 控制參數(shù)int SPEED_CONTROL_I。//速度 I 控制參數(shù)int CAR_SPEED_SETfDelta。//設定的初始速度float nFrontLeft, nFrontRight。float nBackLeft, nBackRight。 int DIR_CONTROL_FP。int DIR_CONTROL_BP。int DIR_CONTROL_D。float g_fAngleControlOut。float g_fSpeedControlOut。float g_fDirectionControlOut。/****************