第五章智能汽车软件设计第1章电机控制1.1.直流电机控制策略：针对本文所研究的智能车来说，车体速度是大惯性的被控对象。算法输出的控制量只能对电机输出力进行控制。而有一定负载时电机的输出力无论对车轮的转速还是车体的形式速度都是不成正比的，车在刚开始启动的时候速度是零，而电机的输出可能很大；车在匀速行驶的时候速度很快，而电机的输出可能并不是很大。而且电池电量、车体重量都会对车速造成影响。因此只有用闭环才能对车速进行良好的控制。在车轮对地面不打滑的情况下车体的速度和后轮的转动速度是成正比的。因此我们可以直接用光电码盘对后轮的转速进行控制。对于这样一个大惯性系统，我们选用PID和鲁棒相结合的办法进行速度控制。回路的设定值由经验值确定。考虑到速度控制通道的时间滞后比较小，因此采用PID控制方案，并在进行加减速控制时，引入了“棒棒控制”。U(k+1)=U(K)+P1*e(k)+P2*(e(k)–e(k-1))+P3*((e(k)–e(k-1)–(e(k-1)–e(k-2)));公式1-1PID的公式其中第一项为积分项；第二项为比例项；第三项为微分项。考虑到被控对象（车体速度）本身是一个大的积分环节，公式中可以将第一项省略，即采用PD控制。E为误差。同时设定误差门限，在误差比较大的时候采用大输出控制电机，将误差在最短时间内减小到所要求的范围，这就是鲁棒控制的思想。电机控制策略，其实就是对模型车速度的控制策略，它是继路径识别之后非常重要的策略，直接关系到整个模型车比赛的性能。速度控制得当，小车才能以最好的状态，在最短的时间完成比赛路程。1.1.1.弯道速度控制在模型车入弯时刻出于稳定性考虑做减速控制。减速原则是在原来直道速度设定值的基础上，减小速度设定值到低速挡，保证模型车可以安全入弯。另一方面，入弯之后，为了过弯时模型车能够不明显的左右摆动并采用较好的姿态通过弯路，令第五章智能汽车软件设计车速与偏差成线性关系，偏差越大速度设定值越小。速度设定方法如………………………………………………………………………….公式1-2。s1v(k)=v-k*e(k)………………………………………………………………………….公式1-2其中：sv(k)为速度闭环设定值；v模型车全程运动平均速度设定值；e(k)车体偏离理想轨迹的当前偏差值；1k为减速控制比例系数。同时，通过实验发现模型车入弯之后，令模型车以某一线性规律加速运行可以使车在不冲出轨道的前提下以更短的时间通过弯道。控制规律如……………………………………………………………………….公式1-3。sv(k)=v+Ck*Cp……………………………………………………………………….公式1-3其中：Ck为弯道加速系数；Cp弯道加速变量；Ck为常数，初始化时设定。Cp入弯时刻初始化为0，每个控制周期累加1。1.1.2.直道速度控制直道采用匀速控制方案，速度设定在此控制系统下可以控制的最大入弯速度。在从弯道驶出进入直道后须进行加速控制，增大速度设定值。因速度控制回路有一定的惯性，所以在提速时为了使速度迅速改变，加入了“棒棒控制”。控制规律如…………………………………………………………………公式1-4。sapv(k)=v+100-K*k…………………………………………………………………公式1-4其中：aK补偿效果控制系数；pK调速补偿变量。aK为常数，初始化时设定。pK出弯时刻初始化为0，每个控制周期累加1。1.1.3.PID闭环控制算法根据路径识别的情况，如果当前路径为直道，则需要加速；若是弯道，则需要降速，而且根据不同的弯道速度也是有所区别。系统利用测速模块反馈的当前速度值，通过增量式PID算法进行调节，从而控制直流电机对当前路径进行快速反应。第五章智能汽车软件设计增量式PID的算式为：在增量式PID处理的过程中，有一个步骤需要注意，即在算完△u(k)后，需要把它赋值给电机控制对应的PWM通道信号，这时要判断该△u(k)的值，如果它小于0，则把PWM信号赋值为0，如果它大于PWM信号的最大值，即大于PWM整个周期所对应的数值时，要把PWM信号赋值为该最大值。然后，再存储本次△u(k)，和上次△u(k)。error=speed_v-infrared_value7;pwmtemp=PWMDTY23+PID_P*(error-last_error)+PID_I*(error)+PID_D*(error+pre_er...
