【文章內(nèi)容簡介】 控制算法。 速度閉環(huán)控制流程圖，： （）在實際測試中，本設計選擇了帶死區(qū)的增量式PID算法。選擇帶死區(qū)的PID算法是防止它調(diào)節(jié)過于頻繁，導致系統(tǒng)震蕩。增量式PID算法存在不能起速的問題，為此在程序中附加了當偏差過大時令控制量最大的語句。在參數(shù)整定的過程中，首先單獨使用比例控制，發(fā)現(xiàn)比例大于50時，便會出現(xiàn)明顯的震蕩，最終在20到40 之間的效果比較好，然后在比例基礎上加入積分與微分。測試了多組參數(shù)后，發(fā)現(xiàn)當比例參數(shù)為22。 速度分配賽道分為直道和彎道部分，在直道部分需要加速，而在入彎之前需要提前減速。由于側(cè)滑現(xiàn)象和舵機反應速度的限制，彎道上存在所謂的極限速度。速度分配模塊主要是利用賽道曲率信息，控制電機達到不同的轉(zhuǎn)速。 速度分配流程圖 系統(tǒng)程序流程圖。 系統(tǒng)程序流程圖第五章 智能車系統(tǒng)模塊調(diào)試第五章 智能車系統(tǒng)模塊調(diào)試 路徑探測模塊調(diào)試路徑探測模塊為激光探測模塊。調(diào)試激光探測模塊時，按如下步驟進行：(1) 進行激光的對準工作。激光對準的原則：令激光器打出的激光點能夠排列成一條直線。(2) 依次將各發(fā)射管射向跑道邊緣的黑線，記錄下相鄰接收管的輸出信號。(3) 對所得數(shù)據(jù)進行歸總，確定出非正常工作的激光管，并進行替換或修復工作。 轉(zhuǎn)向舵機調(diào)試轉(zhuǎn)向舵機的性能決定著智能車的轉(zhuǎn)向性能，因此，轉(zhuǎn)向舵機的調(diào)試是系統(tǒng)設計的重要環(huán)節(jié)。轉(zhuǎn)向舵機調(diào)試分為空載測試和車載測試。車載測試的結(jié)果更適用于智能車實際行駛過程，因此，本設計主要對舵機的車載性能進行了測試。舵機的車載測試方法步驟如下：(1) 將智能車放在跑道上，而后在其前方一定距離處豎直固定一白色跑道板，并畫上刻度。保持智能車與其前方跑道板的相對位置不變。(2) 在智能車前輪上固定一個激光發(fā)射管(3) 改變PWM占空比值，找到舵機的平衡位置，記錄相應激光點在跑道板上的位置，并以該位置為后續(xù)比較的零點。(4) 均勻增大PWM占空比值，記錄每個PWM占空比值對應的激光點的位置，并記下舵機左極限轉(zhuǎn)角對應的PWM值；均勻減小PWM占空比值，記錄每個PWM占空比值對應的激光點的位置，并記下舵機右極限轉(zhuǎn)角對應的PWM占空比值；(5) 確定目標點，通過定時的方法測量舵機由平衡位置轉(zhuǎn)到目標點處所需的時間。在測試過程中，所用PWM的頻率為300Hz，垂直距離為100cm。 測試示意圖。 舵機測試數(shù)據(jù)表輸入的值占空比距中心距離(cm)tanA偏移角度（度）680%000685%10690%28695%337007%50705%60710%70715%85720%100725%102730%120675%8670%14665%27660%40655%50650%58645%67640%77635%92630%100625%106620%108615%113610%116605%119通過對測試數(shù)據(jù)的分析，可獲得如下結(jié)論：(1) %～%之間，%～%，左右擺動極限角大約為26度；(2) 在轉(zhuǎn)向舵機轉(zhuǎn)角小于15度時，回到平衡位置的響應時間比較短，；大于15度時，響應時間比較長，大約為40ms。 直流電機響應特性曲線測試為了實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制，測出電機的響應特性曲線是必要之舉。在長直道上給電機不同占空比的控制脈沖，待電機轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定后，分別讀取單位采樣時間內(nèi)光電編碼器的脈沖累計值。 電機測試數(shù)據(jù)表占空比編碼器脈沖數(shù)M%41%55%5750%72%85%9775%107用Matlab二次擬合。 Matlab二次擬合示意圖若設置采樣周期為T，此間內(nèi)讀取脈沖數(shù)為M，由于后輪直徑為60mm，差速器盤上齒數(shù)為105，編碼器盤齒數(shù)為40，線數(shù)為500，則若取T=4ms，那么3m/s的速度對應的脈沖數(shù)M=。 系統(tǒng)調(diào)試在各模塊的基礎測試均進行完畢后，便可進入系統(tǒng)級調(diào)試。進行系統(tǒng)調(diào)試的條件是設計出具備大賽指定元素的跑道。調(diào)試前期，宜設計較小較簡單的跑道供智能車行駛。調(diào)試中后期，則應適當增加跑道的大小和難度。為保證智能車對各類跑道的適應性，應將智能車放到各類跑道上去調(diào)試，綜合各類跑道的特征和智能車自身性能，確定出恰當?shù)目刂扑惴?，調(diào)試出最佳的控制參數(shù)。調(diào)試控制參數(shù)的典型方法是觀察智能車過小s和大彎時的轉(zhuǎn)向情況。當智能車既能以較小的擺動量過小s，又能及時轉(zhuǎn)彎時，控制參數(shù)便選取得比較理想。 第六章 智能車主要技術參數(shù)說明第六章 智能車主要技術參數(shù)說明 項目參數(shù)路徑檢測方法（競賽組）光電組車模幾何尺寸（長、寬、高）325mm/210mm/210mm車模平均電流（勻速行駛）(毫安)2000電路電容總量（微法）1920uF傳感器種類及個數(shù)激光接收9路，測速1路新增加伺服電機個數(shù)1個搖頭舵機賽道信息檢測空間精度（毫米）20賽道信息檢測頻率（次/秒）250主要集成電路種類/數(shù)量6/11車模重量（帶有電池）（千克）結(jié)論激光傳感器工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強，令激光傳感器跟隨道路中心擺動可實現(xiàn)道路信息的可靠獲取。因此，基于隨動激光路徑探測傳感器的自主尋跡智能車有較強的抗干擾能力，能夠很好的適應賽場環(huán)境。此外，激光探測具備一定的前瞻，方便實現(xiàn)智能車的高速平穩(wěn)行駛。若要實現(xiàn)激光傳感器很好的跟隨性，需選擇一款較合適的隨動控制舵機。大賽指定了兩款型號的舵機SD5和Futaba3010，經(jīng)查閱舵機相關資料并實驗比對后，最終選擇了型號為Futaba3010的舵機作為隨動控制舵機。 系統(tǒng)執(zhí)行一個周期所用的時間為3ms左右。唯一的時間瓶頸是舵機的響應時間。舵機作出響應需要十多毫秒的時間。因此，不斷優(yōu)化舵機控制策略是令智能車平穩(wěn)高速行駛的有效方法。目前，智能車系統(tǒng)研究還存在如下問題：(1)智能車在過十字交叉時路徑不夠平滑。(2)智能車在直線上加減速度不夠迅速。(3)智能車以較高速運行時，轉(zhuǎn)向舵機不夠靈敏，致使小車沖出賽道。針對智能車過十字交叉路徑不平滑的問題，將主要從軟件上優(yōu)化路徑識別算法方面解決。針對智能車加減速不夠迅速的問題，將主要從軟件上優(yōu)化電機控制算法的參數(shù)方面解決。針對智能車高速運行轉(zhuǎn)向不靈敏的問題，一方面可提高前瞻，使小車能夠更早判斷出賽道特征，另一方面可優(yōu)化路徑識別算法和轉(zhuǎn)向舵機控制算法。此外，參數(shù)的高效率選取需做到：在調(diào)試程序的過程中，建立相應的數(shù)學模型，提高調(diào)試程序的目的性。參考文獻[參考文獻][1] 卓晴，黃開勝，邵貝貝.《學做智能車——挑戰(zhàn)“飛思卡爾”杯》[M].北京:北京航空航天大學出版社，2007. 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PK10N512VLL100 Reference Manual. , 2011.附錄A 源程序代碼附錄A 源程序代碼include /* include peripheral declarations */uint8 g_PITFlag = 0。/***************激光管信息***********************/uint8 g_laserScan = 0。uint16 g_laserStatus = 0。int8 g_laserNum = 0。int8 g_laserStopNum = 0。int8 g_laserEdgeNum = 0。uint16 g_staticStatus = 0。int8 g_staticNum = 0。int8 g_staticEdgeNum = 0。/***************路徑信息*********************/int8 g_laserShift = 0。 //激光偏差int8 g_staticShift = 0。 //第三排偏差float g_shakeShift = 0。 //搖頭偏差float g_roadShift = 0。 //總偏差uint16 g_crossLength = 0。int32 g_startSecurity = 0。/***************賽道信息*************************/uint8 g_findRoad = 0。uint8 g_strightFlag = 1。uint8 g_curveToStright = 1。uint8 g_curveToCurve = 0。uint8 g_straightToCurve = 0。uint8 g_leftFlag = 0。uint8 g_rightFlag = 0。uint8 g_startFlag = 0。uint8 g_stopFlag = 0。float shiftSum = 0。float shiftMax = 0。float shiftMin = 0。float shift1 = 0。float shift5 = 0。float shift10 = 0。float shift20 = 0。float shiftD6 = 0。float shiftD10 = 0。float shiftD20 = 0。float shiftDD10 = 0。float shiftDD20 = 0。/***********十字交叉路口***********/uint8 g_crossFlag = 0。uint8 g_crossLockFlag = 0。/**********坡道************/uint8 g_rampFlag = 0。uint8 g_rampOff = 0。int32 g_rampNum = 0。int32 g_rampCnt = 0。int32 g_rampDownLength = 0。/********轉(zhuǎn)向與搖頭*********/int32 g_shakeControl = SHAKE_CONTROL_M。int32 g_steerControl = STEER_CONTROL_M。float KP_SHAKE = 。float KI_SHAKE = 。float KD_SHAKE = 。float KP_STEER = 。float KD_STEER = 。float a = 0。float b = 0。/***************電機控制參數(shù)***************************/float KP_MOTOR = 。//float KI_MOTOR = 。float KD_MOTOR = 。//int16 g_speedMax = 0。int16 g_speedMin = 0。/**************速度信息變量**********************/int32 g_e[3] = {0}。int32 g_pwmControl = 0。int32 g_setSpeed = 0。