學(xué)做智能車挑戰(zhàn)飛思卡爾之軟件16、人民應(yīng)該為法律而戰(zhàn)斗，就像為了城墻而戰(zhàn)斗一樣?！绽死?7、人類對(duì)于不公正的行為加以指責(zé)，并非因?yàn)樗麄冊(cè)敢庾龀鲞@種行為，而是惟恐自己會(huì)成為這種行為的犧牲者?！乩瓐D18、制定法律法令，就是為了不讓強(qiáng)者做什么事都橫行霸道。——奧維德19、法律是社會(huì)的習(xí)慣和思想的結(jié)晶?！小の椤ね栠d20、人們嘴上掛著的法律，其真實(shí)含義是財(cái)富?！獝郢I(xiàn)生學(xué)做智能車挑戰(zhàn)飛思卡爾之軟件學(xué)做智能車挑戰(zhàn)飛思卡爾之軟件16、人民應(yīng)該為法律而戰(zhàn)斗，就像為了城墻而戰(zhàn)斗一樣?！绽死?7、人類對(duì)于不公正的行為加以指責(zé)，并非因?yàn)樗麄冊(cè)敢庾龀鲞@種行為，而是惟恐自己會(huì)成為這種行為的犧牲者。——柏拉圖18、制定法律法令，就是為了不讓強(qiáng)者做什么事都橫行霸道?！獖W維德19、法律是社會(huì)的習(xí)慣和思想的結(jié)晶?！小の椤ね栠d20、人們嘴上掛著的法律，其真實(shí)含義是財(cái)富。——愛獻(xiàn)生第3章智能汽車設(shè)計(jì)基礎(chǔ)—軟件第3章智能汽車設(shè)計(jì)基礎(chǔ)—軟件在智能車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，硬件是基礎(chǔ)，沒有一個(gè)好的硬件平臺(tái)，軟件就無法運(yùn)行。對(duì)于智能車系統(tǒng)來說，軟件的核心是控制算法。而完成這些任務(wù)的編程語言有匯編語言和C語言。軟件部分是整個(gè)智能車系統(tǒng)的靈魂，在硬件方面各參賽隊(duì)之間大同小異，真正體現(xiàn)各參賽隊(duì)智能車的優(yōu)勢(shì)和最后決定比賽成績(jī)好壞的往往是軟件部分，尤其是核心控制算法的設(shè)計(jì)。本章首先簡(jiǎn)要介紹軟件編程中使用的匯編語言和C語言各自的特點(diǎn)，然后重點(diǎn)介紹核心控制算法的原理。1.認(rèn)識(shí)科學(xué)素質(zhì)的內(nèi)容,發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用物理課是一門綜合性很強(qiáng)的自然學(xué)科,一直影響著整個(gè)社會(huì)的思潮和發(fā)展。物理教師應(yīng)結(jié)合學(xué)科特點(diǎn),認(rèn)真研究和總結(jié)前人的知識(shí)成果,不斷學(xué)習(xí)新的知識(shí),充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用。無論是在課堂內(nèi)外物理教師都應(yīng)以其豐富的知識(shí)、敏捷的思維、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋磉_(dá)和獨(dú)具匠心的創(chuàng)意去影響學(xué)生、感染學(xué)生,才能點(diǎn)燃學(xué)生思想的火花,真正起到導(dǎo)演的作用。2.學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)是創(chuàng)新教育的基礎(chǔ)教學(xué)的目的是培養(yǎng)創(chuàng)新人才,而創(chuàng)新意識(shí)是基礎(chǔ),即學(xué)生有創(chuàng)新的興趣與動(dòng)機(jī)。愛因斯坦曾說過:“興趣是最好的老師,興趣遠(yuǎn)勝過責(zé)任感。教師可通過無數(shù)物理學(xué)家的偉大發(fā)現(xiàn)和發(fā)明的經(jīng)歷來教育學(xué)生;用生動(dòng)的比喻,繪聲繪色的講解,激發(fā)學(xué)生的求知欲。同時(shí),運(yùn)用先進(jìn)的教學(xué)手段和開展豐富多彩的趣味課外活動(dòng),使學(xué)生學(xué)習(xí)生動(dòng)活潑,在輕松的情緒中學(xué)習(xí)物理知識(shí)。例如,在講解初二的《電壓》時(shí),我們采用了與水壓的類比法。雖然比簡(jiǎn)單給出電壓結(jié)論多花些時(shí)問,但對(duì)培養(yǎng)科學(xué)思維方法顯然是有益的。所以,在教學(xué)的過程中,一定要善于捕捉學(xué)生的興趣點(diǎn)、閃光點(diǎn),幫助其設(shè)計(jì)方案,模擬物理學(xué)家研究問題的方法和途徑,進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生求異創(chuàng)新的意識(shí)。3.學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)是關(guān)鍵創(chuàng)新教育歸根到底是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神,創(chuàng)造性思維是創(chuàng)新精神的重要環(huán)節(jié)。在物理教學(xué)中,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力,旨在增強(qiáng)對(duì)物理問題的敏感性;思考物理問題的靈活性、獨(dú)特性、流暢性和變通性;培養(yǎng)善于觀察物理現(xiàn)象的能力;探求物理新知識(shí)的能力;轉(zhuǎn)移經(jīng)驗(yàn)、聯(lián)想等解決問題的能力。作為教師,應(yīng)該結(jié)合學(xué)生的年齡特點(diǎn)、思維特點(diǎn)、所講的知識(shí)特點(diǎn),有意識(shí)地培養(yǎng)思維方法,使學(xué)生的思維多樣化。4.學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是根本在物理教學(xué)中一定要扎實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,在教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)注意如下幾個(gè)方面。4.1以探究為核心的主動(dòng)學(xué)習(xí),是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的前提;倡導(dǎo)以探究為核心的主動(dòng)學(xué)習(xí)方法是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的前提。要利用好探究活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,必須優(yōu)化以學(xué)生為主體的教學(xué)環(huán)境,讓學(xué)生真正成為課堂的主人使學(xué)生真正享有愉快、平等、寬松的學(xué)習(xí)氛圍,這樣學(xué)生的聰明才智才會(huì)得以正常發(fā)揮。當(dāng)然,教師的引導(dǎo)作用很重要,若引導(dǎo)得體,會(huì)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造欲望;若包辦代替會(huì)阻礙學(xué)生的發(fā)展,所以教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生親歷探究過程,給學(xué)生自主活動(dòng)提供機(jī)會(huì)空間,不應(yīng)越俎代庖,更不應(yīng)以“講授探究”代替“親歷探究”。只有讓學(xué)生真正做到主動(dòng)探究,他們才會(huì)有創(chuàng)新。4.2貼近實(shí)際,啟發(fā)質(zhì)疑問難,是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的途徑;長(zhǎng)期“注入式"或“填鴨式”的教學(xué)方法,使學(xué)生養(yǎng)成了懶惰習(xí)慣,課堂上不善思考,不提問或不敢提問。要解決這個(gè)問題,課堂教學(xué)首先應(yīng)把喚起學(xué)生的問題意識(shí)看作是創(chuàng)新的動(dòng)力源,在求知的過程中,不懂就問;鼓勵(lì)學(xué)生大膽提問,不論問題質(zhì)量如何,都給予鼓勵(lì);對(duì)所提出的富有思考性的問題,教師要組織討論、啟發(fā)點(diǎn)撥或讓學(xué)生互相討論,引導(dǎo)學(xué)生充分利用信息資源,如圖書館、互聯(lián)網(wǎng)或向成人教師求教,學(xué)生在教師引導(dǎo)下通過自己的努力找了問題的答案。在質(zhì)疑問難中錘煉自己,為培養(yǎng)創(chuàng)新能力鋪設(shè)一條高速公路。4.3注重求異思維和標(biāo)新立異,是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的關(guān)鍵;青少年的思維很少受到限制,想象力豐富,思維定式少,各種新異的想法層出不窮,是發(fā)明創(chuàng)造的一個(gè)很好的資源。有些學(xué)生總喜歡“胡思亂想”提出一些看似很傻的問題,如“人長(zhǎng)上翅膀會(huì)不會(huì)在天空中飛”、“魚能生活在水中,人為什么不能”等等。在對(duì)待這類問題上,不少教師往往不予理睬甚至打擊,這樣做顯然是不對(duì)的。美國發(fā)明家愛迪生能成為發(fā)明大王是與他平時(shí)“胡思亂想”分不開的。孩子喜歡“胡思亂想”說明他善于開動(dòng)腦筋,善于思考,反映了他充滿求知、探索的欲望,這些對(duì)于一個(gè)學(xué)生來說是非常寶貴的素質(zhì),作為教師千萬不能漠視甚至打擊。激發(fā)學(xué)生在求異思維、標(biāo)新立異中獲得能力的提升和知識(shí)的發(fā)展,是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的關(guān)鍵。鄧小平曾同志提出“教育要面向現(xiàn)代化,面向世界,面向未來?！泵鎸?duì)日益激烈的世界范圍的科技競(jìng)爭(zhēng),在深化教育改革的今天,創(chuàng)新教育時(shí)不我待,要加強(qiáng)素質(zhì)教育,更新教育觀念,把教師強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識(shí)、思維和能力高效滲透給廣大學(xué)生,使他們盡快成長(zhǎng)起來,成為對(duì)社會(huì)有貢獻(xiàn)的人才。教學(xué)方法是為教學(xué)目的服務(wù)的，舊的教學(xué)方法“重教太過”，“教學(xué)分離”等主觀主義痼疾。這種主觀主義的特征是教學(xué)過程被演化成簡(jiǎn)單的告訴與被告訴的過程。然而隨著國內(nèi)教育事業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，領(lǐng)悟性，創(chuàng)新性，變通性更加關(guān)注。所以開放創(chuàng)新的教學(xué)觀念，老師與學(xué)生互相合作。讓學(xué)生大膽的表達(dá)自己的想法。能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。讓學(xué)生對(duì)知識(shí)內(nèi)容感興趣，想去探索。提高學(xué)生的學(xué)習(xí)收獲效果。同時(shí)能讓課堂更加活躍，老師和學(xué)生能做完美的配合。互相溝通交流，相輔相成。從而提高初中化學(xué)的課堂教學(xué)效率和成果。一、開放式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的興趣無論任何科目的學(xué)習(xí)，都需要學(xué)生對(duì)該科目有一定的學(xué)習(xí)興趣，才有繼續(xù)探索的積極性。所以教師在準(zhǔn)備課堂方案時(shí)，一定要注意創(chuàng)新，多去了解學(xué)生感興趣的東西，將他們與課堂有效的結(jié)合。在民主，和諧和寬松的教育環(huán)境去激發(fā)學(xué)生的興趣。帶動(dòng)課堂的生動(dòng)性，從而能提高學(xué)生對(duì)知識(shí)探索的主動(dòng)性。所以激發(fā)學(xué)生的興趣，去提高他們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，從而讓他們更好的更快速的領(lǐng)悟知識(shí)[1]。（一）教學(xué)模式創(chuàng)新教師創(chuàng)新教學(xué)模式時(shí)，營(yíng)造寬松的教育環(huán)境讓學(xué)生放松神經(jīng)，放開思維，大膽假設(shè)。將學(xué)生感興趣的東西與課程有效融合，與他們進(jìn)行溝通，彼此呼應(yīng)。從而讓學(xué)生產(chǎn)生興趣。愉快的心情能讓他們更快的產(chǎn)生學(xué)習(xí)的積極性。同時(shí)活躍課堂氛圍，良好的氛圍能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。從而激發(fā)其欲望，發(fā)揮其創(chuàng)造潛能的有利條件。（二）開放的課堂教學(xué)模式讓課堂的教學(xué)模式開放，多多的與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)，讓學(xué)生彼此之間也互相討論。打破學(xué)生的定性思維。讓學(xué)生大膽的發(fā)言，提出他們的想法。在學(xué)生回答錯(cuò)誤時(shí)，不是責(zé)怪而是用微笑的神情，鼓勵(lì)的眼神或者親切的語言，給予學(xué)生鼓勵(lì)。讓他們能主動(dòng)地去探索知識(shí)。使他們對(duì)知識(shí)的理解更加深刻。例如：在做課堂實(shí)驗(yàn)的時(shí)候教同學(xué)上前互動(dòng)彼此配合完成實(shí)驗(yàn)。讓他們自己感觸，互相討論。這樣能讓學(xué)生的學(xué)習(xí)效果更加良好[2]。（三）創(chuàng)新教學(xué)手段利用現(xiàn)代技術(shù)，采用多媒體教學(xué)，多媒體具有更形象的表現(xiàn)力，能吸引學(xué)生的注意力。同時(shí)還可以大大提高學(xué)生在有限單位時(shí)間內(nèi)獲取更多的信息，充分傳達(dá)教學(xué)意圖，更有效的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。二、打造良好基礎(chǔ)，提高學(xué)習(xí)效率想要去更快更好的領(lǐng)悟新的知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效率那良好的基礎(chǔ)就是最關(guān)鍵的。一定要讓學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)掌握的牢固，就像有好的地基，才能建造更高更堅(jiān)固的樓房。學(xué)習(xí)也一樣，所以要打造良好的基礎(chǔ)才能去提高接下來的學(xué)習(xí)效率。（一）分組形式學(xué)習(xí)將學(xué)生分配成各個(gè)小組。分配時(shí)一定要注重學(xué)生的化學(xué)能力培養(yǎng)。根據(jù)每個(gè)學(xué)生的特點(diǎn)和學(xué)生的興趣去分配。運(yùn)用同組成員的互相影響，激勵(lì)，幫助，充分調(diào)動(dòng)每一個(gè)小組成員的學(xué)習(xí)積極性，在學(xué)習(xí)的同時(shí)還培養(yǎng)了他們之間的合作。又有利于縮小同學(xué)之間學(xué)習(xí)上的心理差異。培養(yǎng)他們現(xiàn)代社會(huì)所必備的互助合作精神和能力，整體提高教育質(zhì)量[3]。（二）注意課后復(fù)習(xí)定期的進(jìn)行復(fù)習(xí)，溫故知新?？梢悦抗?jié)課的前幾分鐘做游戲，讓他們互相提問。回顧志強(qiáng)的知識(shí)。這樣不僅能回顧以前的知識(shí)。還能帶動(dòng)接下來教學(xué)的氛圍。有了先前知識(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)于學(xué)生能更好的去接收領(lǐng)悟新的知識(shí)[4]。三、創(chuàng)新式教學(xué)，增強(qiáng)師生互動(dòng)（一）增強(qiáng)師生互動(dòng)互動(dòng)不能僅僅讓學(xué)生互動(dòng)，老師也一定要和學(xué)生積極的互動(dòng)，這樣才能更好的去了解他們。可能與學(xué)生進(jìn)行身份互換，讓他們?nèi)?zhǔn)備課程內(nèi)容進(jìn)行講解，然后對(duì)他們有遺漏的地方進(jìn)行補(bǔ)充。這樣老師能了解什么樣的講解方式能讓學(xué)生更容易明白，學(xué)生也對(duì)問題有了更深刻的印象。相輔相成，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率也提高教學(xué)效率。（二）改變傳統(tǒng)教學(xué)機(jī)制教師不能以單單的考試分?jǐn)?shù)去評(píng)價(jià)學(xué)生。因?yàn)槊總€(gè)人都不同程度的擁有多種智能，評(píng)價(jià)的時(shí)候不僅要關(guān)注學(xué)生的語言和數(shù)理邏輯智能，而且要關(guān)注學(xué)生其他方面的智能發(fā)展，特別要幫助學(xué)生發(fā)展優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域。同時(shí)還要正視學(xué)生發(fā)展過程中的差異性，多樣性。因材施教的思想內(nèi)核就是要承認(rèn)差異，分類提高。教育創(chuàng)新就是為了給學(xué)生提供一些發(fā)展條件，給學(xué)生一些創(chuàng)造表現(xiàn)機(jī)會(huì)，讓學(xué)生揚(yáng)長(zhǎng)避短，使個(gè)體的愛好、優(yōu)勢(shì)、特長(zhǎng)得到充分的發(fā)揮[5]。四、結(jié)束語綜上所述，在當(dāng)前的教育快速發(fā)展形勢(shì)下。為了更好的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和收獲成果。教師應(yīng)該對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行改善，充分發(fā)揮學(xué)科的優(yōu)勢(shì)，盡可能的為學(xué)生創(chuàng)造發(fā)展創(chuàng)造性思維機(jī)會(huì)，營(yíng)造寬松的課堂教學(xué)氛圍。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性。與他們進(jìn)行溝通和交流，教師與學(xué)生，學(xué)生與學(xué)生都有良好的互動(dòng)。鼓勵(lì)學(xué)生敢于大膽質(zhì)疑并推行信息化的教學(xué)方式。開放的創(chuàng)新教學(xué)與學(xué)生進(jìn)行有效合作。當(dāng)然創(chuàng)新不可能有現(xiàn)成的模式，教師在課堂實(shí)踐過程中不應(yīng)該受到某種束縛，由于教學(xué)時(shí)空，教學(xué)情境不同，以及教學(xué)對(duì)象和教學(xué)風(fēng)格的差異，所展現(xiàn)的課堂過程也必然是不同的，其結(jié)果取決于教師的創(chuàng)造性。因而，每一位教師對(duì)教學(xué)的設(shè)計(jì)必須從整個(gè)系統(tǒng)出發(fā)考慮，解決課堂的內(nèi)部動(dòng)力問題，這樣才能使課堂教學(xué)豐富創(chuàng)意，常中出新，形成良好的教學(xué)模式。學(xué)做智能車挑戰(zhàn)飛思卡爾之軟件16、人民應(yīng)該為法律而戰(zhàn)斗，就像1第3章智能汽車設(shè)計(jì)基礎(chǔ)—軟件第3章智能汽車設(shè)計(jì)基礎(chǔ)—軟件2第3章智能汽車設(shè)計(jì)基礎(chǔ)—軟件在智能車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，硬件是基礎(chǔ)，沒有一個(gè)好的硬件平臺(tái)，軟件就無法運(yùn)行。對(duì)于智能車系統(tǒng)來說，軟件的核心是控制算法。而完成這些任務(wù)的編程語言有匯編語言和C語言。軟件部分是整個(gè)智能車系統(tǒng)的靈魂，在硬件方面各參賽隊(duì)之間大同小異，真正體現(xiàn)各參賽隊(duì)智能車的優(yōu)勢(shì)和最后決定比賽成績(jī)好壞的往往是軟件部分，尤其是核心控制算法的設(shè)計(jì)。本章首先簡(jiǎn)要介紹軟件編程中使用的匯編語言和C語言各自的特點(diǎn)，然后重點(diǎn)介紹核心控制算法的原理。第3章智能汽車設(shè)計(jì)基礎(chǔ)—軟件在智能車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，硬件是33.1編程語言簡(jiǎn)介13.2控制算法2思考題3第3章智能汽車設(shè)計(jì)基礎(chǔ)—軟件3.1編程語言簡(jiǎn)介13.2控制算法2思考題43.1編程語言簡(jiǎn)介匯編語言是用符號(hào)指令書寫程序的語言，是依賴于硬件平臺(tái)的語言，對(duì)于不同架構(gòu)的CPU都會(huì)有相應(yīng)的匯編指令。匯編語言可以直接操作CPU內(nèi)部的寄存器以及各種外圍設(shè)備，對(duì)于單片機(jī)啟動(dòng)開始運(yùn)行或者對(duì)于時(shí)序要求嚴(yán)格的I/O操作必須采用匯編語言編寫，在啟動(dòng)開始運(yùn)行時(shí)匯編語言創(chuàng)建系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境。C語言的特點(diǎn)就是可以使程序員盡量少地對(duì)硬件進(jìn)行操作，具有很強(qiáng)的功能性、結(jié)構(gòu)性和可移植性。由于C語言具有語言簡(jiǎn)潔、緊湊，使用靈活、方便，運(yùn)算符和數(shù)據(jù)類型豐富，可以直接訪問物理地址，進(jìn)行位操作，能實(shí)現(xiàn)匯編語言的大部分功能，可以直接對(duì)硬件進(jìn)行操作，因此C語言既具有高級(jí)語言的功能，又具有匯編語言的功能，對(duì)于編寫與硬件相關(guān)的應(yīng)用程序而言具有明顯的優(yōu)勢(shì)。3.1編程語言簡(jiǎn)介匯編語言是用符號(hào)指令書寫程序的語言，是53.1編程語言簡(jiǎn)介在絕大多數(shù)場(chǎng)合，采用C語言編程即可完成預(yù)期的目的，但是對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)、要求執(zhí)行效率高的系統(tǒng)就不適合采用C語言編程，對(duì)這些特殊情況進(jìn)行編程時(shí)要結(jié)合匯編語言。匯編語言具有直接和硬件打道、執(zhí)行代碼的效率高等特點(diǎn)，可以做到C語言所不能做到的一些事情，例如對(duì)時(shí)鐘要求很嚴(yán)格時(shí)，使用匯編語言便成了唯一的選擇。這種混合編程的方法將C語言和匯編語言的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，已經(jīng)成為目前單片機(jī)開發(fā)最流行的編程方法。關(guān)于編程語言的詳細(xì)介紹可參閱相關(guān)書籍。3.1編程語言簡(jiǎn)介在絕大多數(shù)場(chǎng)合，采用C語言編程即可完成63.2控制算法13.2.1PID控制算法23.2.2模糊控制算法33.2.3其它智能控制算法3.2控制算法12373.2.1PID控制算法PID（ProportionalIntegralDifferential）控制是比例、積分、微分控制的簡(jiǎn)稱。在自動(dòng)控制領(lǐng)域中，PID控制是歷史最久、生命力最強(qiáng)的基本控制方式。PID控制器的原理是根據(jù)系統(tǒng)的被調(diào)量實(shí)測(cè)值與設(shè)定值之間的偏差，利用偏差的比例、積分、微分三個(gè)環(huán)節(jié)的不同組合計(jì)算出對(duì)廣義被控對(duì)象的控制量。圖3.1是常規(guī)PID控制系統(tǒng)的原理框圖。3.2.1PID控制算法PID（Proportional83.2.1PID控制算法圖3.1常規(guī)PID控制系統(tǒng)原理框圖3.2.1PID控制算法93.2.1PID控制算法其中虛線框內(nèi)的部分是PID控制器，其輸入為設(shè)定值與被調(diào)量實(shí)測(cè)值構(gòu)成的控制偏差信號(hào)：(3.1)

其輸出為該偏差信號(hào)的比例、積分、微分的線性組合，也即PID控制律：

(3.2)

式中，為比例系數(shù)；為積分時(shí)間常數(shù)；為微分時(shí)間常數(shù)。3.2.1PID控制算法其中虛線框內(nèi)的部分是PI103.2.1PID控制算法根據(jù)被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性和控制要求的不同，式(3.2)中還可以只包含比例和積分的PI調(diào)節(jié)或者只包含比例微分的PD調(diào)節(jié)。下面主要討論P(yáng)ID控制的特點(diǎn)及其對(duì)控制過程的影響、數(shù)字PID控制策略的實(shí)現(xiàn)和改進(jìn)，以及數(shù)字PID控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制參數(shù)的整定等問題。3.2.1PID控制算法根據(jù)被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性和113.2.1PID控制算法1．PID控制規(guī)律的特點(diǎn)

（1）比例控制器

比例控制器是最簡(jiǎn)單的控制器，其控制規(guī)律為

(3.3)式中，Kp為比例系數(shù)；為控制量的初值，也就是在啟動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)的控制量。圖3.2所示是比例控制器對(duì)單位階躍輸入的階躍響應(yīng)。由圖3.2可以看到，比例控制器對(duì)于偏差是及時(shí)反應(yīng)的，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用使被控量朝著減小偏差的方向變化，控制作用的強(qiáng)弱取決于比例系數(shù)Kp。3.2.1PID控制算法1．PID控制規(guī)律的特點(diǎn)123.2.1PID控制算法圖3.2比例控制器的階躍響應(yīng)3.2.1PID控制算法133.2.1PID控制算法比例控制器雖然簡(jiǎn)單快速，但對(duì)于具有自平衡性（即系統(tǒng)階躍響應(yīng)終值為一有限值）的被控對(duì)象存在靜差。加大比例系數(shù)Kp雖然可以減小靜差，但當(dāng)Kp過大時(shí)，動(dòng)態(tài)性能會(huì)變差，會(huì)引起被控量振蕩，甚至導(dǎo)致閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。3.2.1PID控制算法比例控制器雖然簡(jiǎn)單快速，但對(duì)于具143.2.1PID控制算法（2）比例積分控制器為了消除在比例控制中存在的靜差，可在比例控制的基礎(chǔ)上加上積分控制作用，構(gòu)成比例積分PI控制器，其控制規(guī)律為

(3.4)式中，稱為積分時(shí)間。圖3.3所示為PI控制器對(duì)單位階躍輸入的階躍響應(yīng)。3.2.1PID控制算法（2）比例積分控制器153.2.1PID控制算法PI控制器對(duì)偏差的作用有兩個(gè)部分：一個(gè)是按比例部分的成分，另一個(gè)是帶有累積的成分（即呈一定斜率變化的部分），這就是積分控制部分的作用。只要偏差存在，積分將起作用，將偏差累計(jì)，并對(duì)控制量產(chǎn)生影響，即偏差減小，直至偏差為零，積分作用才會(huì)停止。因此，加入積分環(huán)節(jié)將有助于消除系統(tǒng)的靜差，改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。3.2.1PID控制算法PI控制器對(duì)偏差的作163.2.1PID控制算法圖3.3PI控制器的階躍響應(yīng)3.2.1PID控制算法173.2.1PID控制算法顯然，如果積分時(shí)間太大，則積分作用減弱，反之則積分作用較強(qiáng)。增大，將使消除靜差的過程變得緩慢，但可以減小系統(tǒng)的超調(diào)量，提高穩(wěn)定性。必須根據(jù)被控對(duì)象的特性來選定，如對(duì)于管道壓力、流量等滯后不大的對(duì)象，可以選得小些，對(duì)溫度、成分等滯后比較大的對(duì)象，可以選得大些。3.2.1PID控制算法顯然，如果積分時(shí)間太大，則積分作183.2.1PID控制算法（3）比例積分微分控制器積分調(diào)節(jié)作用的加入，雖然可以消除靜差，但其代價(jià)是降低系統(tǒng)的響應(yīng)速度。為了加快控制過程，有必要在偏差出現(xiàn)或變化的瞬間，不但要對(duì)偏差量做出反應(yīng)（即比例控制作用），而且要對(duì)偏差量的變化做出反應(yīng)，或者說按偏差變化的趨勢(shì)進(jìn)行控制，使偏差在萌芽狀態(tài)被抑制。為了達(dá)到這一控制目的，可以在PI控制器的基礎(chǔ)上加入微分控制作用，即構(gòu)造比例積分微分控制器（PID控制器）。PID控制器的控制規(guī)律為

(3.5)3.2.1PID控制算法（3）比例積分微分控制器193.2.1PID控制算法式中，稱為微分時(shí)間。理想的PID控制器對(duì)偏差階躍變化的響應(yīng)如圖3.4所示，它在偏差變化的瞬間處有一個(gè)沖激式的瞬態(tài)響應(yīng)，這就是由微分環(huán)節(jié)引起的。圖3.4理想PID控制器的階躍響應(yīng)3.2.1PID控制算法式中，稱為微分時(shí)間。理想的P203.2.1PID控制算法由微分部分的控制作用

(3.6)可見，它對(duì)偏差的任何變化都會(huì)產(chǎn)生控制作用，以調(diào)整系統(tǒng)的輸出，阻止偏差的變化。偏差變化越快，控制量就越大，反饋校正量就越大。故微分作用的加入將有助于減少超調(diào)量，克服振蕩，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。微分作用可以加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減小調(diào)整時(shí)間，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。3.2.1PID控制算法由微分部分的控制作用213.2.1PID控制算法2．?dāng)?shù)字PID控制算法在連續(xù)生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)中，通常采用如圖3.1所示的PID控制，其對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)表達(dá)式為

(3.7)對(duì)應(yīng)的控制算法表達(dá)式為

(3.8)式中，為比例增益；為積分時(shí)間常數(shù)；為微分時(shí)間常數(shù)；為控制量；為被控量與設(shè)定值的偏差。3.2.1PID控制算法2．?dāng)?shù)字PID控制算法223.2.1PID控制算法為了便于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)PID算法，必須將式(3.3)改寫為離散（采樣）式，這可以將積分運(yùn)算用部分和近似代替，微分運(yùn)算用差分方程表示，即

(3.9）

(3.10)

式中，T為采樣周期；k為采樣周期的序號(hào)（）；和分別為第和第k個(gè)采樣周期的偏差。3.2.1PID控制算法為了便于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)PID算法233.2.1PID控制算法將式(3.9)和式(3.10)代入式(3.8)可得相應(yīng)的差分方程，即

(3.11)式中，為第k個(gè)采樣時(shí)刻的控制量。如果采樣周期T與被控對(duì)象時(shí)間常數(shù)比較相對(duì)較小，那么這種近似是合理的，并與連續(xù)控制的效果接近。模擬調(diào)節(jié)器很難實(shí)現(xiàn)理想的微分，而利用計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)式(3.10)所表示的差分運(yùn)算，故將式(3.11)稱為理想微分?jǐn)?shù)字PID控制器?；镜臄?shù)字PID控制器一般具有以下兩種形式的算法。3.2.1PID控制算法將式(3.9)和式(3.243.2.1PID控制算法

圖3.5位置型算法流程圖3.2.1PID控制算法253.2.1PID控制算法

（1）位置型算法模擬調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)動(dòng)作是連續(xù)的，任何瞬間的輸出控制量u都對(duì)應(yīng)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如調(diào)節(jié)閥）的位置。由式(3.11)可知，數(shù)字控制器的輸出控制量也和閥門位置相對(duì)應(yīng)，故稱為位置型算式（簡(jiǎn)稱位置式）。相應(yīng)的算法流程圖如圖3.5所示。由圖3.5可以看出，因?yàn)榉e分作用是對(duì)一段時(shí)間內(nèi)偏差信號(hào)的累加，因此，利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)位置型算法不是很方便，不僅需要占用較多的存儲(chǔ)單元，而且編程也不方便，因此可以采用其改進(jìn)式——增量型算法來實(shí)現(xiàn)。3.2.1PID控制算法（1）位置型算法26（2）增量型算法根據(jù)式(3.6)不難得到第個(gè)采樣周期的控制量，即

(3.12)將式(3.11)與式(3.12)相減，可以得到第k個(gè)采樣時(shí)刻控制量的增量，即

(3.13)

式中，為比例增益；為積分系數(shù)，；為微分系數(shù)，。3.2.1PID控制算法（2）增量型算法3.2.1PID控制算法27

3.2.1PID控制算法由于式(3.13)中對(duì)應(yīng)于第k個(gè)采樣時(shí)刻閥門位置的增量，故稱式(3.13)為增量型算式。由此，第k個(gè)采樣時(shí)刻實(shí)際控制量為

(3.14)為了編寫程序方便，將式(3.13)改寫為

(3.15)式中，；；。3.2.1PID控制算法由于式(3.13)中對(duì)28

3.2.1PID控制算法由此可見，要利用和得到，只需要用到,和三個(gè)歷史數(shù)據(jù)。在編程過程中，這三個(gè)歷史數(shù)據(jù)可以采用平移法保存，從而可以遞推使用，占用的存儲(chǔ)單元少，編程簡(jiǎn)單，運(yùn)算速度快。增量型算法的程序流程圖如圖3.6所示。

增量型算法僅僅是在算法設(shè)計(jì)上的改進(jìn)，其輸出是相對(duì)于上次控制輸出量的增量形式，并沒有改變位置型算法的本質(zhì)，即它仍然反映執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置開度。如果希望輸出控制量的增量，則必須采用具有保持位置功能的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。數(shù)字PID控制器的輸出控制量通常都是通過D/A轉(zhuǎn)換器輸出的，在D/A轉(zhuǎn)換器中將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)（4～20mA的電流信號(hào)或0～5V的電壓信號(hào)），然后通過放大驅(qū)動(dòng)裝置作用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)，信號(hào)作用的時(shí)間連續(xù)到下一個(gè)控制量到來之前。因此，D/A轉(zhuǎn)換器具有零階保持器的功能。

3.2.1PID控制算法由此可見，要利用29

3.2.1PID控制算法圖3.6增量型算法流程圖

3.2.1PID控制算法圖3.6增量型算法流程圖303.2.2模糊控制算法模糊（Fuzzy）控制是用語言歸納操作人員的控制策略，運(yùn)用語言變量和模糊集合理論形成控制算法的一種控制。模糊控制的最重要特征是不需要建立被控對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型，只要求把現(xiàn)場(chǎng)操作人員的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)總結(jié)成較完善的語言控制規(guī)則，從而能夠?qū)哂胁淮_定性、不精確性、噪聲以及非線性、時(shí)變性、時(shí)滯等特征的控制對(duì)象進(jìn)行控制。模糊控制系統(tǒng)的魯棒性強(qiáng)，尤其適用于非線性、時(shí)變、滯后系統(tǒng)的控制。模糊控制的基本結(jié)構(gòu)如圖3.7所示。3.2.2模糊控制算法模糊（Fuzzy）控制是用語313.2.2模糊控制算法圖3.7

模糊控制基本結(jié)構(gòu)圖3.2.2模糊控制算法圖3.7模糊控制基本結(jié)構(gòu)圖323.2.2模糊控制算法

1．模糊控制器的輸入變量與輸出變量（1）模糊控制器的輸入、輸出變量模糊控制器是模仿人的一種控制。在對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制的過程中，一般根據(jù)設(shè)定值與被控量的偏差、偏差變化EC和偏差變化的速率ER進(jìn)行決策。人對(duì)偏差最敏感，其次是偏差的變化，再次是偏差變化的速率。因此，模糊控制器的輸入變量通常取、和EC或者,EC和ER，分別構(gòu)成所謂一維、二維和三維模糊控制器。一維模糊控制器的動(dòng)態(tài)性能不佳，通常用于一階被控對(duì)象，二維模糊控制器的控制性能和控制復(fù)雜性都比較好，是目前廣泛采用的一種形式。并且，一般選擇增量算法作為模糊控制器的輸出變量。3.2.2模糊控制算法1．模糊控制器的輸入變量與輸出變量333.2.2模糊控制算法（2）描述輸入、輸出變量的詞匯在模糊控制中，輸入、輸出變量大小是以語言形式描述的，因此要選擇描述這些變量的詞匯。我們的日常語言中對(duì)各種事物和變量的描述，總是習(xí)慣于分為三個(gè)等級(jí)，例如，物體的大小分為大、中、??；運(yùn)動(dòng)的速度分為快、中、慢；年齡的大小分為老、中、青。實(shí)際應(yīng)用中一般都選用“大、中、小”三個(gè)詞匯來描述模糊控制器的輸入、輸出變量的狀態(tài)，再加上正、負(fù)兩個(gè)方向和零狀態(tài)，共有7個(gè)詞匯，即{負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正中，正大}一般用這些詞的英文字頭縮寫，即{NB,NM,NS,O,PS,PM,PB}一般情況下，選擇上述7個(gè)詞匯比較合適，但也可以多選或少選。選擇較多的詞匯，可以精確描述變量，提高控制精度，但會(huì)使控制規(guī)則變得復(fù)雜；選擇的詞匯過少，則對(duì)變量的描述過于粗糙，導(dǎo)致控制器的性能變差。3.2.2模糊控制算法（2）描述輸入、輸出變量的詞匯343.2.2模糊控制算法

（3）變量的模糊量某個(gè)變量變化的實(shí)際范圍稱為該變量的基本論域。記偏差的基本論域?yàn)?，偏差變化的基本論域?yàn)?，模糊控制器的輸出變量（系統(tǒng)的控制量）的基本論域?yàn)?。顯然，基本論域內(nèi)的量是精確量，因而模糊控制器的輸入和輸出都是精確量，但是模糊控制算法需要模糊量。因此，輸入的精確量（數(shù)字量）需要轉(zhuǎn)換為模糊量，這個(gè)過程稱為“模糊化”（Fuzzification）；另一方面，模糊算法所得到的模糊控制量需要轉(zhuǎn)換為精確的控制量，這個(gè)過程稱為“清晰化”或者“反模糊化”（Defuzzification）。比較實(shí)用的模糊化方法是將基本論域分為n個(gè)檔次，即取變量的模糊子集論域?yàn)?.2.2模糊控制算法（3）變量的模糊量353.2.2模糊控制算法從基本論域到模糊子集論域的轉(zhuǎn)換公式為

(3.16)增加論域中的元素個(gè)數(shù)可以提高控制精度，但增大了計(jì)算量，而且模糊控制效果的改善并不明顯。一般選擇模糊論域中所含元素的個(gè)數(shù)為模糊語言詞集總數(shù)的兩倍以上，以確保各模糊集能較好地覆蓋論域，避免出現(xiàn)失控現(xiàn)象。例如在選擇上述7個(gè)詞匯的情況下，可選擇E和EC的論域均為

選擇模糊控制器的輸出變量即系統(tǒng)的控制量U的論域?yàn)?.2.2模糊控制算法從基本論域到模糊子集論域的轉(zhuǎn)換363.2.2模糊控制算法

（4）隸屬度為了實(shí)現(xiàn)模糊化，要在上述離散化了的精確量與表示模糊語言的模糊量之間建立關(guān)系，即確定論域中的每個(gè)元素對(duì)各個(gè)模糊語言變量的隸屬度。隸屬度是描述某個(gè)確定量隸屬于某個(gè)模糊語言變量的程度。例如，在上述和EC的論域中，+6隸屬于（正大），隸屬度為1.0；+5也隸屬于，但隸屬度要比+6差，可取為0.8；+4隸屬于的程度更小，隸屬度可取為0.4；顯然-6～0就不隸屬于了，所以隸屬度取為0。確定隸屬度的值要根據(jù)實(shí)際問題的具體情況而定。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，人進(jìn)行控制活動(dòng)時(shí)的模糊概念一般可以用正態(tài)型模糊變量描述。下面給出常用的確定模糊變量隸屬度的賦值表，如表3.1、表3.2和表3.3所示。3.2.2模糊控制算法（4）隸屬度373.2.2模糊控制算法2．建立模糊控制規(guī)則模糊控制是語言控制，因此要用語言歸納專家的手動(dòng)控制策略，從而建立模糊控制規(guī)則表。手動(dòng)控制策略一般都可以用條件語句加以描述。條件語句的基本類型為ifAorBandCorDthenU3.2.2模糊控制算法2．建立模糊控制規(guī)則383.2.2模糊控制算法3.2.2模糊控制算法393.2.2模糊控制算法3.2.2模糊控制算法403.2.2模糊控制算法3.2.2模糊控制算法413.2.2模糊控制算法下面介紹一種根據(jù)系統(tǒng)輸出的誤差及誤差的變化趨勢(shì)，消除誤差的模糊控制規(guī)則。該規(guī)則用下述21條模糊條件語句來描述。[1]ifE=NBorNMandEC=NBorNMthenU=PB[2]ifE=NBorNMandEC=NSorOthen U=PB[3]ifE=NBorNMandEC=PSthen U=PM[4]ifE=NBorNMandEC=PMorPBthen U=O[5]ifE=NSandEC=NBorNMthen U=PM[6]ifE=NSandEC=NSorOthen U=PM[7]ifE=NSandEC=PSthen U=O[8]ifE=NSandEC=PMorPBthen U=NS[9]ifE=NOorPOandEC=NBorNMthenU=PM[10]ifE=NOorPOandEC=NSthenU=PS[11]ifE=NOorPOandEC=OthenU=O3.2.2模糊控制算法下面介紹一種根據(jù)系統(tǒng)輸出423.2.2模糊控制算法[12]ifE=NOorPOandEC=PSthenU=NS[13]ifE=NOorPOandEC=PMorPBthenU=NM[14]ifE=PSandEC=NBorNMthenU=PS[15]ifE=PSandEC=NSthenU=O[16]ifE=PSandEC=OorPSthen U=NM[17]ifE=PSandEC=PMorPBthenU=NM[18]ifE=PMorPBandEC=NBorNMthenU=O[19]ifE=PMorPBandEC=NSthenU=NM[20]ifE=PMorPBandEC=OorPSthen U=NB[21]ifE=PMorPBandEC=PMorPBthenU=NB以上21條模糊條件語句可以歸納為模糊控制規(guī)則表3.4。3.2.2模糊控制算法[12]ifE=NOorP433.2.2模糊控制算法

3.2.2模糊控制算法443.2.2模糊控制算法3．模糊關(guān)系與模糊推理模糊控制規(guī)則實(shí)際上是一組多重條件語句，可以表示為從偏差論域到控制論域的模糊關(guān)系矩陣，通過偏差的模糊向量和偏差變化的模糊向量，與模糊關(guān)系矩陣的合成進(jìn)行模糊推理，得到控制量的模糊向量，然后采用“反模糊化”方法將模糊控制向量轉(zhuǎn)換為精確量。根據(jù)模糊集合和模糊關(guān)系理論，對(duì)于不同類型的模糊規(guī)則可用不同的模糊推理方法。下面僅介紹其中的對(duì)ifAthenB類型的模糊規(guī)則的推理。若已知輸入為，則輸出為；若現(xiàn)在已知輸入為，則輸出用合成規(guī)則求?。?/p>

(3.17)其中模糊關(guān)系定義為3.2.2模糊控制算法3．模糊關(guān)系與模糊推理453.2.2模糊控制算法例如，已知當(dāng)輸入的模糊集合和輸出的模糊集合分別為

(3.18)

(3.19)這里采用模糊集合的Zadeh表示法，其中,表示模糊集合所對(duì)應(yīng)的論域中的元素，而表示相應(yīng)的隸屬度，“—”不表示分?jǐn)?shù)的意思。3.2.2模糊控制算法463.2.2模糊控制算法

(3.20)

3.2.2模糊控制算法473.2.2模糊控制算法則當(dāng)輸入

(3.21)

由下式求取，即3.2.2模糊控制算法則當(dāng)輸入483.2.2模糊控制算法則

(3.22)在上述運(yùn)算中，“

”為取小運(yùn)算，“

”為取大運(yùn)算。由于系統(tǒng)的控制規(guī)則庫是由若干條規(guī)則組成的，因此對(duì)于每一條推理規(guī)則都可以得到一個(gè)相應(yīng)的模糊關(guān)系。n條規(guī)則就有n個(gè)模糊關(guān)系：，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的全部控制規(guī)則所對(duì)應(yīng)的模糊關(guān)系可對(duì)n個(gè)模糊關(guān)系()取“并”操作得到，即

(3.23)3.2.2模糊控制算法493.2.2模糊控制算法

4．模糊控制向量的模糊判決由上述得到的控制量是一個(gè)模糊集合，需要采用“反模糊化”方法將模糊控制項(xiàng)轉(zhuǎn)換為精確量。下面介紹兩種簡(jiǎn)單實(shí)用的方法。

（1）最大隸屬度法這種方法是在模糊控制向量中，取隸屬度最大的控制量作為模糊控制器的輸出。例如，當(dāng)?shù)玫侥：刂葡蛄繛?/p>

(3.24)由于控制量隸屬于等級(jí)5的隸屬度為最大，所以取控制量為

這種方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，缺點(diǎn)是完全排除了其他隸屬度較小的控制量的影響和作用，沒有充分利用取得的信息。3.2.2模糊控制算法4．模糊控制向量的模糊判決503.2.2模糊控制算法

（2）加權(quán)平均判決法為了克服最大隸屬度法的缺點(diǎn)，可以采用加權(quán)平均判決法，即

(3.25)例如則3.2.2模糊控制算法（2）加權(quán)平均判決法513.2.2模糊控制算法

5．模糊控制表模糊關(guān)系、模糊推理以及模糊判決的運(yùn)算可以離線進(jìn)行，最后得到模糊控制器輸入量的量化等級(jí),EC與輸出量即系統(tǒng)控制量的量化等級(jí)之間的確定關(guān)系，這種關(guān)系通常稱為“控制表”。對(duì)應(yīng)于前面介紹的21條控制規(guī)則的“控制表”如表3.5所列。模糊控制表可以離線求出，作為文件存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制時(shí)只要將A/D轉(zhuǎn)換得到的偏差和偏差變化ec進(jìn)行量化，得到相應(yīng)的等級(jí)E和EC，然后從文件中直接查詢所需采取的控制策略。3.2.2模糊控制算法5．模糊控制表523.2.2模糊控制算法3.2.2模糊控制算法533.2.2模糊控制算法6．確定實(shí)際的控制量顯然，實(shí)際的控制量應(yīng)為從控制表中查到的量化等級(jí)乘以比例因子。設(shè)實(shí)際的控制量的變化范圍為[a,b]，量化等級(jí)為{}，則實(shí)際的控制量應(yīng)為

若，則例如在上述二維模糊控制器中，當(dāng)E和EC的量化等級(jí)分別為-3和+1時(shí)，由控制表查得，則模糊控制器輸出的實(shí)際控制量應(yīng)為。3.2.2模糊控制算法6．確定實(shí)際的控制量54

3.2.3其它智能控制算法在智能車這樣并不是很復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，有一點(diǎn)需要銘記：簡(jiǎn)單的算法只要參數(shù)調(diào)整得好，效果會(huì)相當(dāng)不錯(cuò)；相反，復(fù)雜的算法，其設(shè)計(jì)和參數(shù)整定則相對(duì)復(fù)雜，效果不一定比簡(jiǎn)單算法好。在智能車控制系統(tǒng)中，控制算法最普遍的就是上面講到的PID和模糊控制算法，當(dāng)然也有些參賽隊(duì)用到其他的智能控制算法，如記憶算法。

3.2.3其它智能控制算法在智能車這樣并不是很復(fù)雜的55

3.2.3其它智能控制算法全國大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽的規(guī)則為記憶算法在智能車控制系統(tǒng)中的應(yīng)用提供了條件。比賽中智能車要在賽道上連續(xù)跑兩圈，并以其中最好圈的成績(jī)作為比賽成績(jī)。賽道記憶算法的基本方法是：在第一圈以最安全的速度慢速駛過一圈，將賽道的信息保存下來，第二圈根據(jù)保存下來的信息進(jìn)行車速和轉(zhuǎn)向控制策略的最優(yōu)化，從而在第二圈取得好成績(jī)。

3.2.3其它智能控制算法全國大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽的規(guī)563.2.3其它智能控制算法要想成功實(shí)現(xiàn)賽道記憶算法，必須具備以下幾點(diǎn)：（1）智能車在第一圈必須安全走完全程。在第一圈，智能車的最主要目的并不是跑得快，而是采集賽道信息。因此，它的期望運(yùn)行軌跡是與賽道重合，如果智能車在第一圈出現(xiàn)跑出場(chǎng)外等特殊情況，那么可以說智能車并沒有真正將賽道正確記錄下來，此時(shí)賽道記憶已經(jīng)失敗。因此，使用賽道記憶算法的智能車，在第一圈一般都采用較緩慢的勻速走完全程。（2）智能車必須能明確分辨出賽道起點(diǎn)線和十字交叉線的區(qū)別。根據(jù)比賽規(guī)則，在賽道的計(jì)時(shí)起始點(diǎn)兩邊有一個(gè)長(zhǎng)度100mm黑色計(jì)時(shí)起跑線，智能車前端通過起始線作為比賽開始或者結(jié)束時(shí)刻；同時(shí)比賽規(guī)則還規(guī)定了賽道可以交叉，交叉角為90°。不采用賽道記憶算法的智能車有時(shí)可以通過簡(jiǎn)單地將起點(diǎn)線和交叉線一起處理來回避這個(gè)問題，而采用賽道記憶算法的智能車則必須要判斷出第一圈的結(jié)束和賽道十字交叉線的區(qū)別。3.2.3其它智能控制算法要想成功實(shí)現(xiàn)賽道記憶算法，必須具573.2.3其它智能控制算法（3）智能車必須有足夠記錄一圈賽道數(shù)據(jù)的內(nèi)存空間。由于單片機(jī)芯片的RAM容量有限，因此這個(gè)問題也不能忽視。算法設(shè)計(jì)者需要對(duì)算法進(jìn)行優(yōu)化處理，改變保存的格式，從而節(jié)省內(nèi)存空間。以上是成功實(shí)現(xiàn)記憶算法的條件，但實(shí)現(xiàn)記憶的難度遠(yuǎn)不止這些，主要體現(xiàn)在對(duì)第一圈記憶的賽道信息的分析和處理，這往往是記憶算法成功與否的關(guān)鍵。記憶算法的難度雖然大，但若成功，它取得的效果則是不言而喻的，而且它有很大的發(fā)展空間。3.2.3其它智能控制算法（3）智能車必須有足夠記錄一圈賽58思考題1．在智能車系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，請(qǐng)簡(jiǎn)述匯編語言與C語言的優(yōu)、缺點(diǎn)。2．在PID算法中，P,I,D分別指代什么？它們各自的作用和特點(diǎn)是什么？3．在數(shù)字PID中，請(qǐng)分析位置型算法與增量型算法的優(yōu)、缺點(diǎn)。4．模糊控制算法設(shè)計(jì)分為哪幾個(gè)步驟？思考題1．在智能車系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，請(qǐng)簡(jiǎn)述匯編語言與C語言的優(yōu)59END16、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。——華盛頓

17、一個(gè)人即使已登上頂峰，也仍要自強(qiáng)不息?！_素·貝克

18、最大的挑戰(zhàn)和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人?！R云

19、自己活著，就是為了使別人過得更美好?！卒h

20、要掌握書，莫被書掌握；要為生而讀，莫為讀而生。——布爾沃END16、業(yè)余生活要有意義，不要越軌?！A盛頓60學(xué)做智能車挑戰(zhàn)飛思卡爾之軟件16、人民應(yīng)該為法律而戰(zhàn)斗，就像為了城墻而戰(zhàn)斗一樣?！绽死?7、人類對(duì)于不公正的行為加以指責(zé)，并非因?yàn)樗麄冊(cè)敢庾龀鲞@種行為，而是惟恐自己會(huì)成為這種行為的犧牲者?！乩瓐D18、制定法律法令，就是為了不讓強(qiáng)者做什么事都橫行霸道?！獖W維德19、法律是社會(huì)的習(xí)慣和思想的結(jié)晶?！小の椤ね栠d20、人們嘴上掛著的法律，其真實(shí)含義是財(cái)富?！獝郢I(xiàn)生學(xué)做智能車挑戰(zhàn)飛思卡爾之軟件學(xué)做智能車挑戰(zhàn)飛思卡爾之軟件16、人民應(yīng)該為法律而戰(zhàn)斗，就像為了城墻而戰(zhàn)斗一樣?！绽死?7、人類對(duì)于不公正的行為加以指責(zé)，并非因?yàn)樗麄冊(cè)敢庾龀鲞@種行為，而是惟恐自己會(huì)成為這種行為的犧牲者。——柏拉圖18、制定法律法令，就是為了不讓強(qiáng)者做什么事都橫行霸道?！獖W維德19、法律是社會(huì)的習(xí)慣和思想的結(jié)晶?！小の椤ね栠d20、人們嘴上掛著的法律，其真實(shí)含義是財(cái)富?！獝郢I(xiàn)生第3章智能汽車設(shè)計(jì)基礎(chǔ)—軟件第3章智能汽車設(shè)計(jì)基礎(chǔ)—軟件在智能車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，硬件是基礎(chǔ)，沒有一個(gè)好的硬件平臺(tái)，軟件就無法運(yùn)行。對(duì)于智能車系統(tǒng)來說，軟件的核心是控制算法。而完成這些任務(wù)的編程語言有匯編語言和C語言。軟件部分是整個(gè)智能車系統(tǒng)的靈魂，在硬件方面各參賽隊(duì)之間大同小異，真正體現(xiàn)各參賽隊(duì)智能車的優(yōu)勢(shì)和最后決定比賽成績(jī)好壞的往往是軟件部分，尤其是核心控制算法的設(shè)計(jì)。本章首先簡(jiǎn)要介紹軟件編程中使用的匯編語言和C語言各自的特點(diǎn)，然后重點(diǎn)介紹核心控制算法的原理。1.認(rèn)識(shí)科學(xué)素質(zhì)的內(nèi)容,發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用物理課是一門綜合性很強(qiáng)的自然學(xué)科,一直影響著整個(gè)社會(huì)的思潮和發(fā)展。物理教師應(yīng)結(jié)合學(xué)科特點(diǎn),認(rèn)真研究和總結(jié)前人的知識(shí)成果,不斷學(xué)習(xí)新的知識(shí),充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用。無論是在課堂內(nèi)外物理教師都應(yīng)以其豐富的知識(shí)、敏捷的思維、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋磉_(dá)和獨(dú)具匠心的創(chuàng)意去影響學(xué)生、感染學(xué)生,才能點(diǎn)燃學(xué)生思想的火花,真正起到導(dǎo)演的作用。2.學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)是創(chuàng)新教育的基礎(chǔ)教學(xué)的目的是培養(yǎng)創(chuàng)新人才,而創(chuàng)新意識(shí)是基礎(chǔ),即學(xué)生有創(chuàng)新的興趣與動(dòng)機(jī)。愛因斯坦曾說過:“興趣是最好的老師,興趣遠(yuǎn)勝過責(zé)任感。教師可通過無數(shù)物理學(xué)家的偉大發(fā)現(xiàn)和發(fā)明的經(jīng)歷來教育學(xué)生;用生動(dòng)的比喻,繪聲繪色的講解,激發(fā)學(xué)生的求知欲。同時(shí),運(yùn)用先進(jìn)的教學(xué)手段和開展豐富多彩的趣味課外活動(dòng),使學(xué)生學(xué)習(xí)生動(dòng)活潑,在輕松的情緒中學(xué)習(xí)物理知識(shí)。例如,在講解初二的《電壓》時(shí),我們采用了與水壓的類比法。雖然比簡(jiǎn)單給出電壓結(jié)論多花些時(shí)問,但對(duì)培養(yǎng)科學(xué)思維方法顯然是有益的。所以,在教學(xué)的過程中,一定要善于捕捉學(xué)生的興趣點(diǎn)、閃光點(diǎn),幫助其設(shè)計(jì)方案,模擬物理學(xué)家研究問題的方法和途徑,進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生求異創(chuàng)新的意識(shí)。3.學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)是關(guān)鍵創(chuàng)新教育歸根到底是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神,創(chuàng)造性思維是創(chuàng)新精神的重要環(huán)節(jié)。在物理教學(xué)中,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力,旨在增強(qiáng)對(duì)物理問題的敏感性;思考物理問題的靈活性、獨(dú)特性、流暢性和變通性;培養(yǎng)善于觀察物理現(xiàn)象的能力;探求物理新知識(shí)的能力;轉(zhuǎn)移經(jīng)驗(yàn)、聯(lián)想等解決問題的能力。作為教師,應(yīng)該結(jié)合學(xué)生的年齡特點(diǎn)、思維特點(diǎn)、所講的知識(shí)特點(diǎn),有意識(shí)地培養(yǎng)思維方法,使學(xué)生的思維多樣化。4.學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是根本在物理教學(xué)中一定要扎實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,在教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)注意如下幾個(gè)方面。4.1以探究為核心的主動(dòng)學(xué)習(xí),是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的前提;倡導(dǎo)以探究為核心的主動(dòng)學(xué)習(xí)方法是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的前提。要利用好探究活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,必須優(yōu)化以學(xué)生為主體的教學(xué)環(huán)境,讓學(xué)生真正成為課堂的主人使學(xué)生真正享有愉快、平等、寬松的學(xué)習(xí)氛圍,這樣學(xué)生的聰明才智才會(huì)得以正常發(fā)揮。當(dāng)然,教師的引導(dǎo)作用很重要,若引導(dǎo)得體,會(huì)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造欲望;若包辦代替會(huì)阻礙學(xué)生的發(fā)展,所以教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生親歷探究過程,給學(xué)生自主活動(dòng)提供機(jī)會(huì)空間,不應(yīng)越俎代庖,更不應(yīng)以“講授探究”代替“親歷探究”。只有讓學(xué)生真正做到主動(dòng)探究,他們才會(huì)有創(chuàng)新。4.2貼近實(shí)際,啟發(fā)質(zhì)疑問難,是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的途徑;長(zhǎng)期“注入式"或“填鴨式”的教學(xué)方法,使學(xué)生養(yǎng)成了懶惰習(xí)慣,課堂上不善思考,不提問或不敢提問。要解決這個(gè)問題,課堂教學(xué)首先應(yīng)把喚起學(xué)生的問題意識(shí)看作是創(chuàng)新的動(dòng)力源,在求知的過程中,不懂就問;鼓勵(lì)學(xué)生大膽提問,不論問題質(zhì)量如何,都給予鼓勵(lì);對(duì)所提出的富有思考性的問題,教師要組織討論、啟發(fā)點(diǎn)撥或讓學(xué)生互相討論,引導(dǎo)學(xué)生充分利用信息資源,如圖書館、互聯(lián)網(wǎng)或向成人教師求教,學(xué)生在教師引導(dǎo)下通過自己的努力找了問題的答案。在質(zhì)疑問難中錘煉自己,為培養(yǎng)創(chuàng)新能力鋪設(shè)一條高速公路。4.3注重求異思維和標(biāo)新立異,是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的關(guān)鍵;青少年的思維很少受到限制,想象力豐富,思維定式少,各種新異的想法層出不窮,是發(fā)明創(chuàng)造的一個(gè)很好的資源。有些學(xué)生總喜歡“胡思亂想”提出一些看似很傻的問題,如“人長(zhǎng)上翅膀會(huì)不會(huì)在天空中飛”、“魚能生活在水中,人為什么不能”等等。在對(duì)待這類問題上,不少教師往往不予理睬甚至打擊,這樣做顯然是不對(duì)的。美國發(fā)明家愛迪生能成為發(fā)明大王是與他平時(shí)“胡思亂想”分不開的。孩子喜歡“胡思亂想”說明他善于開動(dòng)腦筋,善于思考,反映了他充滿求知、探索的欲望,這些對(duì)于一個(gè)學(xué)生來說是非常寶貴的素質(zhì),作為教師千萬不能漠視甚至打擊。激發(fā)學(xué)生在求異思維、標(biāo)新立異中獲得能力的提升和知識(shí)的發(fā)展,是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的關(guān)鍵。鄧小平曾同志提出“教育要面向現(xiàn)代化,面向世界,面向未來?！泵鎸?duì)日益激烈的世界范圍的科技競(jìng)爭(zhēng),在深化教育改革的今天,創(chuàng)新教育時(shí)不我待,要加強(qiáng)素質(zhì)教育,更新教育觀念,把教師強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識(shí)、思維和能力高效滲透給廣大學(xué)生,使他們盡快成長(zhǎng)起來,成為對(duì)社會(huì)有貢獻(xiàn)的人才。教學(xué)方法是為教學(xué)目的服務(wù)的，舊的教學(xué)方法“重教太過”，“教學(xué)分離”等主觀主義痼疾。這種主觀主義的特征是教學(xué)過程被演化成簡(jiǎn)單的告訴與被告訴的過程。然而隨著國內(nèi)教育事業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，領(lǐng)悟性，創(chuàng)新性，變通性更加關(guān)注。所以開放創(chuàng)新的教學(xué)觀念，老師與學(xué)生互相合作。讓學(xué)生大膽的表達(dá)自己的想法。能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。讓學(xué)生對(duì)知識(shí)內(nèi)容感興趣，想去探索。提高學(xué)生的學(xué)習(xí)收獲效果。同時(shí)能讓課堂更加活躍，老師和學(xué)生能做完美的配合?；ハ鄿贤ń涣?，相輔相成。從而提高初中化學(xué)的課堂教學(xué)效率和成果。一、開放式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的興趣無論任何科目的學(xué)習(xí)，都需要學(xué)生對(duì)該科目有一定的學(xué)習(xí)興趣，才有繼續(xù)探索的積極性。所以教師在準(zhǔn)備課堂方案時(shí)，一定要注意創(chuàng)新，多去了解學(xué)生感興趣的東西，將他們與課堂有效的結(jié)合。在民主，和諧和寬松的教育環(huán)境去激發(fā)學(xué)生的興趣。帶動(dòng)課堂的生動(dòng)性，從而能提高學(xué)生對(duì)知識(shí)探索的主動(dòng)性。所以激發(fā)學(xué)生的興趣，去提高他們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，從而讓他們更好的更快速的領(lǐng)悟知識(shí)[1]。（一）教學(xué)模式創(chuàng)新教師創(chuàng)新教學(xué)模式時(shí)，營(yíng)造寬松的教育環(huán)境讓學(xué)生放松神經(jīng)，放開思維，大膽假設(shè)。將學(xué)生感興趣的東西與課程有效融合，與他們進(jìn)行溝通，彼此呼應(yīng)。從而讓學(xué)生產(chǎn)生興趣。愉快的心情能讓他們更快的產(chǎn)生學(xué)習(xí)的積極性。同時(shí)活躍課堂氛圍，良好的氛圍能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。從而激發(fā)其欲望，發(fā)揮其創(chuàng)造潛能的有利條件。（二）開放的課堂教學(xué)模式讓課堂的教學(xué)模式開放，多多的與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)，讓學(xué)生彼此之間也互相討論。打破學(xué)生的定性思維。讓學(xué)生大膽的發(fā)言，提出他們的想法。在學(xué)生回答錯(cuò)誤時(shí)，不是責(zé)怪而是用微笑的神情，鼓勵(lì)的眼神或者親切的語言，給予學(xué)生鼓勵(lì)。讓他們能主動(dòng)地去探索知識(shí)。使他們對(duì)知識(shí)的理解更加深刻。例如：在做課堂實(shí)驗(yàn)的時(shí)候教同學(xué)上前互動(dòng)彼此配合完成實(shí)驗(yàn)。讓他們自己感觸，互相討論。這樣能讓學(xué)生的學(xué)習(xí)效果更加良好[2]。（三）創(chuàng)新教學(xué)手段利用現(xiàn)代技術(shù)，采用多媒體教學(xué)，多媒體具有更形象的表現(xiàn)力，能吸引學(xué)生的注意力。同時(shí)還可以大大提高學(xué)生在有限單位時(shí)間內(nèi)獲取更多的信息，充分傳達(dá)教學(xué)意圖，更有效的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。二、打造良好基礎(chǔ)，提高學(xué)習(xí)效率想要去更快更好的領(lǐng)悟新的知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效率那良好的基礎(chǔ)就是最關(guān)鍵的。一定要讓學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)掌握的牢固，就像有好的地基，才能建造更高更堅(jiān)固的樓房。學(xué)習(xí)也一樣，所以要打造良好的基礎(chǔ)才能去提高接下來的學(xué)習(xí)效率。（一）分組形式學(xué)習(xí)將學(xué)生分配成各個(gè)小組。分配時(shí)一定要注重學(xué)生的化學(xué)能力培養(yǎng)。根據(jù)每個(gè)學(xué)生的特點(diǎn)和學(xué)生的興趣去分配。運(yùn)用同組成員的互相影響，激勵(lì)，幫助，充分調(diào)動(dòng)每一個(gè)小組成員的學(xué)習(xí)積極性，在學(xué)習(xí)的同時(shí)還培養(yǎng)了他們之間的合作。又有利于縮小同學(xué)之間學(xué)習(xí)上的心理差異。培養(yǎng)他們現(xiàn)代社會(huì)所必備的互助合作精神和能力，整體提高教育質(zhì)量[3]。（二）注意課后復(fù)習(xí)定期的進(jìn)行復(fù)習(xí)，溫故知新。可以每節(jié)課的前幾分鐘做游戲，讓他們互相提問?；仡欀緩?qiáng)的知識(shí)。這樣不僅能回顧以前的知識(shí)。還能帶動(dòng)接下來教學(xué)的氛圍。有了先前知識(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)于學(xué)生能更好的去接收領(lǐng)悟新的知識(shí)[4]。三、創(chuàng)新式教學(xué)，增強(qiáng)師生互動(dòng)（一）增強(qiáng)師生互動(dòng)互動(dòng)不能僅僅讓學(xué)生互動(dòng)，老師也一定要和學(xué)生積極的互動(dòng)，這樣才能更好的去了解他們?？赡芘c學(xué)生進(jìn)行身份互換，讓他們?nèi)?zhǔn)備課程內(nèi)容進(jìn)行講解，然后對(duì)他們有遺漏的地方進(jìn)行補(bǔ)充。這樣老師能了解什么樣的講解方式能讓學(xué)生更容易明白，學(xué)生也對(duì)問題有了更深刻的印象。相輔相成，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率也提高教學(xué)效率。（二）改變傳統(tǒng)教學(xué)機(jī)制教師不能以單單的考試分?jǐn)?shù)去評(píng)價(jià)學(xué)生。因?yàn)槊總€(gè)人都不同程度的擁有多種智能，評(píng)價(jià)的時(shí)候不僅要關(guān)注學(xué)生的語言和數(shù)理邏輯智能，而且要關(guān)注學(xué)生其他方面的智能發(fā)展，特別要幫助學(xué)生發(fā)展優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域。同時(shí)還要正視學(xué)生發(fā)展過程中的差異性，多樣性。因材施教的思想內(nèi)核就是要承認(rèn)差異，分類提高。教育創(chuàng)新就是為了給學(xué)生提供一些發(fā)展條件，給學(xué)生一些創(chuàng)造表現(xiàn)機(jī)會(huì)，讓學(xué)生揚(yáng)長(zhǎng)避短，使個(gè)體的愛好、優(yōu)勢(shì)、特長(zhǎng)得到充分的發(fā)揮[5]。四、結(jié)束語綜上所述，在當(dāng)前的教育快速發(fā)展形勢(shì)下。為了更好的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和收獲成果。教師應(yīng)該對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行改善，充分發(fā)揮學(xué)科的優(yōu)勢(shì)，盡可能的為學(xué)生創(chuàng)造發(fā)展創(chuàng)造性思維機(jī)會(huì)，營(yíng)造寬松的課堂教學(xué)氛圍。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性。與他們進(jìn)行溝通和交流，教師與學(xué)生，學(xué)生與學(xué)生都有良好的互動(dòng)。鼓勵(lì)學(xué)生敢于大膽質(zhì)疑并推行信息化的教學(xué)方式。開放的創(chuàng)新教學(xué)與學(xué)生進(jìn)行有效合作。當(dāng)然創(chuàng)新不可能有現(xiàn)成的模式，教師在課堂實(shí)踐過程中不應(yīng)該受到某種束縛，由于教學(xué)時(shí)空，教學(xué)情境不同，以及教學(xué)對(duì)象和教學(xué)風(fēng)格的差異，所展現(xiàn)的課堂過程也必然是不同的，其結(jié)果取決于教師的創(chuàng)造性。因而，每一位教師對(duì)教學(xué)的設(shè)計(jì)必須從整個(gè)系統(tǒng)出發(fā)考慮，解決課堂的內(nèi)部動(dòng)力問題，這樣才能使課堂教學(xué)豐富創(chuàng)意，常中出新，形成良好的教學(xué)模式。學(xué)做智能車挑戰(zhàn)飛思卡爾之軟件16、人民應(yīng)該為法律而戰(zhàn)斗，就像61第3章智能汽車設(shè)計(jì)基礎(chǔ)—軟件第3章智能汽車設(shè)計(jì)基礎(chǔ)—軟件62第3章智能汽車設(shè)計(jì)基礎(chǔ)—軟件在智能車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，硬件是基礎(chǔ)，沒有一個(gè)好的硬件平臺(tái)，軟件就無法運(yùn)行。對(duì)于智能車系統(tǒng)來說，軟件的核心是控制算法。而完成這些任務(wù)的編程語言有匯編語言和C語言。軟件部分是整個(gè)智能車系統(tǒng)的靈魂，在硬件方面各參賽隊(duì)之間大同小異，真正體現(xiàn)各參賽隊(duì)智能車的優(yōu)勢(shì)和最后決定比賽成績(jī)好壞的往往是軟件部分，尤其是核心控制算法的設(shè)計(jì)。本章首先簡(jiǎn)要介紹軟件編程中使用的匯編語言和C語言各自的特點(diǎn)，然后重點(diǎn)介紹核心控制算法的原理。第3章智能汽車設(shè)計(jì)基礎(chǔ)—軟件在智能車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，硬件是633.1編程語言簡(jiǎn)介13.2控制算法2思考題3第3章智能汽車設(shè)計(jì)基礎(chǔ)—軟件3.1編程語言簡(jiǎn)介13.2控制算法2思考題643.1編程語言簡(jiǎn)介匯編語言是用符號(hào)指令書寫程序的語言，是依賴于硬件平臺(tái)的語言，對(duì)于不同架構(gòu)的CPU都會(huì)有相應(yīng)的匯編指令。匯編語言可以直接操作CPU內(nèi)部的寄存器以及各種外圍設(shè)備，對(duì)于單片機(jī)啟動(dòng)開始運(yùn)行或者對(duì)于時(shí)序要求嚴(yán)格的I/O操作必須采用匯編語言編寫，在啟動(dòng)開始運(yùn)行時(shí)匯編語言創(chuàng)建系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境。C語言的特點(diǎn)就是可以使程序員盡量少地對(duì)硬件進(jìn)行操作，具有很強(qiáng)的功能性、結(jié)構(gòu)性和可移植性。由于C語言具有語言簡(jiǎn)潔、緊湊，使用靈活、方便，運(yùn)算符和數(shù)據(jù)類型豐富，可以直接訪問物理地址，進(jìn)行位操作，能實(shí)現(xiàn)匯編語言的大部分功能，可以直接對(duì)硬件進(jìn)行操作，因此C語言既具有高級(jí)語言的功能，又具有匯編語言的功能，對(duì)于編寫與硬件相關(guān)的應(yīng)用程序而言具有明顯的優(yōu)勢(shì)。3.1編程語言簡(jiǎn)介匯編語言是用符號(hào)指令書寫程序的語言，是653.1編程語言簡(jiǎn)介在絕大多數(shù)場(chǎng)合，采用C語言編程即可完成預(yù)期的目的，但是對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)、要求執(zhí)行效率高的系統(tǒng)就不適合采用C語言編程，對(duì)這些特殊情況進(jìn)行編程時(shí)要結(jié)合匯編語言。匯編語言具有直接和硬件打道、執(zhí)行代碼的效率高等特點(diǎn)，可以做到C語言所不能做到的一些事情，例如對(duì)時(shí)鐘要求很嚴(yán)格時(shí)，使用匯編語言便成了唯一的選擇。這種混合編程的方法將C語言和匯編語言的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，已經(jīng)成為目前單片機(jī)開發(fā)最流行的編程方法。關(guān)于編程語言的詳細(xì)介紹可參閱相關(guān)書籍。3.1編程語言簡(jiǎn)介在絕大多數(shù)場(chǎng)合，采用C語言編程即可完成663.2控制算法13.2.1PID控制算法23.2.2模糊控制算法33.2.3其它智能控制算法3.2控制算法123673.2.1PID控制算法PID（ProportionalIntegralDifferential）控制是比例、積分、微分控制的簡(jiǎn)稱。在自動(dòng)控制領(lǐng)域中，PID控制是歷史最久、生命力最強(qiáng)的基本控制方式。PID控制器的原理是根據(jù)系統(tǒng)的被調(diào)量實(shí)測(cè)值與設(shè)定值之間的偏差，利用偏差的比例、積分、微分三個(gè)環(huán)節(jié)的不同組合計(jì)算出對(duì)廣義被控對(duì)象的控制量。圖3.1是常規(guī)PID控制系統(tǒng)的原理框圖。3.2.1PID控制算法PID（Proportional683.2.1PID控制算法圖3.1常規(guī)PID控制系統(tǒng)原理框圖3.2.1PID控制算法693.2.1PID控制算法其中虛線框內(nèi)的部分是PID控制器，其輸入為設(shè)定值與被調(diào)量實(shí)測(cè)值構(gòu)成的控制偏差信號(hào)：(3.1)

其輸出為該偏差信號(hào)的比例、積分、微分的線性組合，也即PID控制律：

(3.2)

式中，為比例系數(shù)；為積分時(shí)間常數(shù)；為微分時(shí)間常數(shù)。3.2.1PID控制算法其中虛線框內(nèi)的部分是PI703.2.1PID控制算法根據(jù)被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性和控制要求的不同，式(3.2)中還可以只包含比例和積分的PI調(diào)節(jié)或者只包含比例微分的PD調(diào)節(jié)。下面主要討論P(yáng)ID控制的特點(diǎn)及其對(duì)控制過程的影響、數(shù)字PID控制策略的實(shí)現(xiàn)和改進(jìn)，以及數(shù)字PID控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制參數(shù)的整定等問題。3.2.1PID控制算法根據(jù)被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性和713.2.1PID控制算法1．PID控制規(guī)律的特點(diǎn)

（1）比例控制器

比例控制器是最簡(jiǎn)單的控制器，其控制規(guī)律為

(3.3)式中，Kp為比例系數(shù)；為控制量的初值，也就是在啟動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)的控制量。圖3.2所示是比例控制器對(duì)單位階躍輸入的階躍響應(yīng)。由圖3.2可以看到，比例控制器對(duì)于偏差是及時(shí)反應(yīng)的，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用使被控量朝著減小偏差的方向變化，控制作用的強(qiáng)弱取決于比例系數(shù)Kp。3.2.1PID控制算法1．PID控制規(guī)律的特點(diǎn)723.2.1PID控制算法圖3.2比例控制器的階躍響應(yīng)3.2.1PID控制算法733.2.1PID控制算法比例控制器雖然簡(jiǎn)單快速，但對(duì)于具有自平衡性（即系統(tǒng)階躍響應(yīng)終值為一有限值）的被控對(duì)象存在靜差。加大比例系數(shù)Kp雖然可以減小靜差，但當(dāng)Kp過大時(shí)，動(dòng)態(tài)性能會(huì)變差，會(huì)引起被控量振蕩，甚至導(dǎo)致閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。3.2.1PID控制算法比例控制器雖然簡(jiǎn)單快速，但對(duì)于具743.2.1PID控制算法（2）比例積分控制器為了消除在比例控制中存在的靜差，可在比例控制的基礎(chǔ)上加上積分控制作用，構(gòu)成比例積分PI控制器，其控制規(guī)律為

(3.4)式中，稱為積分時(shí)間。圖3.3所示為PI控制器對(duì)單位階躍輸入的階躍響應(yīng)。3.2.1PID控制算法（2）比例積分控制器753.2.1PID控制算法PI控制器對(duì)偏差的作用有兩個(gè)部分：一個(gè)是按比例部分的成分，另一個(gè)是帶有累積的成分（即呈一定斜率變化的部分），這就是積分控制部分的作用。只要偏差存在，積分將起作用，將偏差累計(jì)，并對(duì)控制量產(chǎn)生影響，即偏差減小，直至偏差為零，積分作用才會(huì)停止。因此，加入積分環(huán)節(jié)將有助于消除系統(tǒng)的靜差，改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。3.2.1PID控制算法PI控制器對(duì)偏差的作763.2.1PID控制算法圖3.3PI控制器的階躍響應(yīng)3.2.1PID控制算法773.2.1PID控制算法顯然，如果積分時(shí)間太大，則積分作用減弱，反之則積分作用較強(qiáng)。增大，將使消除靜差的過程變得緩慢，但可以減小系統(tǒng)的超調(diào)量，提高穩(wěn)定性。必須根據(jù)被控對(duì)象的特性來選定，如對(duì)于管道壓力、流量等滯后不大的對(duì)象，可以選得小些，對(duì)溫度、成分等滯后比較大的對(duì)象，可以選得大些。3.2.1PID控制算法顯然，如果積分時(shí)間太大，則積分作783.2.1PID控制算法（3）比例積分微分控制器積分調(diào)節(jié)作用的加入，雖然可以消除靜差，但其代價(jià)是降低系統(tǒng)的響應(yīng)速度。為了加快控制過程，有必要在偏差出現(xiàn)或變化的瞬間，不但要對(duì)偏差量做出反應(yīng)（即比例控制作用），而且要對(duì)偏差量的變化做出反應(yīng)，或者說按偏差變化的趨勢(shì)進(jìn)行控制，使偏差在萌芽狀態(tài)被抑制。為了達(dá)到這一控制目的，可以在PI控制器的基礎(chǔ)上加入微分控制作用，即構(gòu)造比例積分微分控制器（PID控制器）。PID控制器的控制規(guī)律為