循跡小車智能預(yù)測(cè)控制方法研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-16 13:28 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 硬件總體設(shè)計(jì)如圖5：反饋模塊按鍵與顯示驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)向舵機(jī)圖像采集模塊單片機(jī)STC89C52圖5 總體結(jié)構(gòu)圖本系統(tǒng)是基于Freescsle公司的16位單片機(jī)的智能車控制系統(tǒng)，綜合了傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)。中央處理器采用STC89C52，控制所有的外圍設(shè)備及傳感器系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行。 信號(hào)采集模塊為了防止因傳感器太少引起的誤動(dòng)作，因而在車體前段安裝了5個(gè)紅外光對(duì)管（如圖6），有效的減小了誤動(dòng)作的發(fā)生，減小了小車沖出跑道的幾率。圖6 5路光對(duì)管 電源模塊本模塊主要是對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行分析，同時(shí)控制電機(jī)起停、正反轉(zhuǎn)。，該模塊包括電源模塊，串口電平轉(zhuǎn)換模塊，以及I/O口擴(kuò)展模塊。電源模塊為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源，串口電平轉(zhuǎn)換模塊可以將電腦與單片機(jī)串口相連從而實(shí)現(xiàn)程序的下載以及串口打印debug調(diào)試功能。I/O擴(kuò)展排針將單片機(jī)的管腳引出，可以實(shí)現(xiàn)靈活的擴(kuò)展功能。 驅(qū)動(dòng)模塊本模塊主要是對(duì)單片機(jī)傳送過來的高低電平信號(hào)進(jìn)行處理，控制電機(jī)起停、正反轉(zhuǎn)。原理圖如圖7：圖7 驅(qū)動(dòng)模塊原理圖 總體設(shè)計(jì)智能小車采用前輪驅(qū)動(dòng)，前輪左右兩邊各用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，調(diào)制前面兩個(gè)輪子的轉(zhuǎn)速起停從而達(dá)到控制轉(zhuǎn)向的目的，后輪是萬向輪，起支撐的作用。將循跡光對(duì)管分別裝在車體下的左右。當(dāng)車身下左邊的傳感器檢測(cè)到黑線時(shí)，主控芯片控制左輪電機(jī)停止，車向左修正，當(dāng)車身下右邊傳感器檢測(cè)到黑線時(shí)，主控芯片控制右輪電機(jī)停止，車向右修正。由于系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，各個(gè)模塊之間采用杜邦線連接。 預(yù)測(cè)控制算法PID控制已成為智能自動(dòng)化控制的研究中最為活躍而又富有成果的領(lǐng)域，從過去的傳統(tǒng)與現(xiàn)代控制技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展歷史來講PID控制研究與應(yīng)用已經(jīng)得到十分迅速地發(fā)展。該小車采用PID算法鑲嵌到智能小車單片機(jī)程序中。用紅外光來采集道路圖像。通過紅外光的場(chǎng)信號(hào)與行信號(hào)傳送給單片機(jī)的ETC模塊，利用中斷控制圖像采集，并將采集的8位數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)接口傳給單片機(jī)[4]。PID控制設(shè)計(jì)：模糊邏輯整定控制器的表達(dá)式為（2） 其中，為校正速度量，其值隨校正次數(shù)增加而減小。為了簡(jiǎn)單可以將它們均設(shè)成常數(shù)。（3） 注意，這里求和式子不是全部的PID控制器積分項(xiàng)，正常的應(yīng)該和采樣周期T相乘，為簡(jiǎn)單起見，將變量中，上式同樣對(duì)進(jìn)行處理。這樣可以推導(dǎo)出狀態(tài)方程為： （4）這時(shí)，式中的控制量可以改寫成 （5） 總體程序流程圖 如圖8：開始光電開關(guān)掃描右轉(zhuǎn)前進(jìn)左邊掃描右邊掃描左轉(zhuǎn)前面障礙物或偏差霍爾傳感器測(cè)速或PID算法處理調(diào)整后執(zhí)行循跡子程序到達(dá)終點(diǎn)系統(tǒng)初始化NNNYYY前邊掃描圖8 程序流程圖PID控制算法程序：includeincludetypedefunsignedcharuint8。typedefunsignedintuint16。typedefunsignedlongintuint32。/**********函數(shù)聲明************/voidPIDOutput()。voidPIDOperation()。/*****************************/typedefstructPIDValue{uint32Ek_Uint32[3]。//差值保存，給定和反饋的差值uint8EkFlag_Uint8[3]。//符號(hào)，1則對(duì)應(yīng)的為負(fù)數(shù)，0為對(duì)應(yīng)的為正數(shù)uint8KP_Uint8。uint8KI_Uint8。uint8KD_Uint8。uint16Uk_Uint16。//上一時(shí)刻的控制電壓uint16RK_Uint16。//設(shè)定值uint16CK_Uint16。//實(shí)際值}PIDValueStr。PIDValueStrPID。uint8out。//加熱輸出uint8count。//輸出時(shí)間單位計(jì)數(shù)器/*********************************PID=Uk+KP*[E(k)E(k1)]+KI*E(k)+KD*[E(k)2E(k1)+E(k2)]。(增量型PID算式)函數(shù)入口:RK(設(shè)定值),CK(實(shí)際值),KP,KI,KD函數(shù)出口:U(K)//PID運(yùn)算函數(shù)********************************/voidPIDOperation(void){uint32Temp[3]。//中間臨時(shí)變量uint32PostSum。//正數(shù)和uint32NegSum。//負(fù)數(shù)和Temp[0]=0。Temp[1]=0。Temp[2]=0。PostSum=0。NegSum=0。if()//設(shè)定值大于實(shí)際值否？{if(10)//偏差大于10否？{=100。}//偏差大于10為上限幅值輸出(全速加熱)else{Temp[0]=。//偏差=10,計(jì)算E(k)[1]=0。//E(k)為正數(shù)//數(shù)值移位[2]=[1]。[1]=[0]。[0]=Temp[0]。/****************************************/if([0][1])//E(k)E(k1)否？{Temp[0]=[0][1]。//E(k)E(k1)[0]=0。}//E(k)E(k1)為正數(shù)else{Temp[0]=[0][1]。//E(k)E(k1)[0]=1。}//E(k)E(k1)為負(fù)數(shù)/****************************************/Temp[2]=[1]*2。//2E(k1)if(([0]+[2])Temp[2])//E(k2)+E(k)2E(k1)否？{Temp[2]=([0]+[2])Temp[2]。//E(k2)+E(k)2E(k1)[2]=0。}//E(k2)+E(k)2E(k1)為正數(shù)else{Temp[2]=Temp[2]([0]+[2])。//E(k2)+E(k)2E(k1)[2]=1。}//E(k2)+E(k)2E(k1)為負(fù)數(shù)Temp[0]=(uint32)*Temp[0]。//KP*[E(k)E(k1)]Temp[1]=(uint32)*[0]。//KI*E(k)Temp[2]=(uint32)*Temp[2]。//KD*[E(k2)+E(k)2E(k1)]/*以下部分代碼是講所有的正數(shù)項(xiàng)疊加，負(fù)數(shù)項(xiàng)疊加*//**********KP*[E(k)E(k1)]**********/if([0]==0)PostSum+=Temp[0]。//正數(shù)和elseNegSum+=Temp[0]。//負(fù)數(shù)和/*********KI*E(k)****************/if([1]==0)PostSum+=Temp[1]。//正數(shù)和else。//空操作，E(K)0/****KD*[E(k2)+E(k)2E(k1)]****/if([2]==0)PostSum+=Temp[2]。//正數(shù)和elseNegSum+=Temp[2]。//負(fù)數(shù)和/***************U(K)***************/PostSum+=(uint32)。if(PostSumNegSum)//是否控制量為正數(shù){Temp[0]=PostSumNegSum。if(Temp[0]100)//小于上限幅值則為計(jì)算值輸出=(uint16)Temp[0]。=(uint16)Temp[0]。else=100。//否則為上限幅值輸出}else//控制量輸出為負(fù)數(shù)P，則輸出0(下限幅值輸出)=0。}
研究報(bào)告相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1