關于技術報告和研 使用的說本人完全了解第六屆“飛思”杯大學生智能汽車邀請賽關保留、使用技術報告和研究的規(guī)定，即：參賽作品著作權歸參賽者本人比賽和飛思半導體公司可以在相關主頁上收像資料，并將相關內容編纂收錄在集中。本文設計的智能車系統(tǒng)以MC9S12XS128微控制器為控制單二值化，提取黑色引導線，用于賽道識別；通過編檢測模型車關鍵字：MC9S12XS128CCDPIDLABVIEWInthispaperwewilldesignasmartcarsystembasedonMC9S12XS128asthemicro-controllerunit.WeuseaCCDimagesensortoobtainlaneimageinformation.Thenconverttheoriginalimageintothebinaryimagebytheogcomparatorcircuitinordertoextractblackguidelinefortrackidentification.Aninferredsensorisusedtomeasurethecar`smovingspeed.WeusePIDcontrolmethodtoadjusttherotatespeedofdrivingelectromotoranddirectionofsteeringelectromotor,toachievetheclosed-loopcontrolforthespeedanddirection.Inordertoincreasethespeedandthereliabilityofthecar,agreatnumberofthehardwareandsoftwaretestsarecarriedonandtheadvantagesanddisadvantagesofthedifferentschemesarecomparedbyusingtheLabVIEWsimulationtform,Wirelessmodule,SDcardmoduleandthekeyboardmodule.Theresultsindicatethatourdesignschemeofthesmartcarsystemisfeasible.: 引 第一章智能車系統(tǒng)總體設 系統(tǒng)基本工作原 整車布 系統(tǒng)總體設計框 第二章智能車機械系統(tǒng)設計及實 前輪傾角的調 底盤高度的調 舵機的安 頭的安 速度傳感器的安 第三章智能車硬件系統(tǒng)設計及實 MC9S12XS128最小系統(tǒng) 3.1.1控制器介 最小系統(tǒng)板設 電源管理模 降壓穩(wěn)壓電路設 升壓穩(wěn)壓電路設 電源模塊總體框 路徑識別模 傳感器的選 同步分離電 圖像處理電 高速AD模 電機驅動模 33886驅 驅動電 車速檢測模 第四章智能車軟件系統(tǒng)設計及實 控制系統(tǒng)程序框 系統(tǒng)初始 PLL初始 初始 ECT模塊初始 PIT模塊初始 A/D初始 黑線提取及優(yōu)化處 原始圖 黑線提 路徑選 控制策略與控制算 經(jīng)典PID算法介 轉向舵機的PID控制算 驅動電機的PID控制算 第五章系統(tǒng)開發(fā)及調試工 開發(fā)工 軟件開發(fā)平 系統(tǒng)調 硬件調 軟件調 第六章模型車的主要技術參 結 參考文 引受教育部高等教育司委托(教高司函[2005]201號文)，由教育部高等學校自動化專業(yè)教學指導分主辦的“飛思”杯大學生智能汽車邀請賽是在飛思公司資助下以HCS12單片機為主控微控制器的模型車體的基礎上進行設計制作出具有自主道路識別能力的智能汽車，是教育部主辦的大學生五大競賽之一。大學生智能汽車競賽原始于韓國，在國內，大學生智導、飛思公司與各高校師生的高度評價。大學生智能汽車競賽與已舉辦的數(shù)學建模、電子設計、機械設計、結構設計四大專業(yè)競賽不同，是以迅猛發(fā)展、前景廣闊的為背機械與汽車等多個學科的科技創(chuàng)意性比賽。大學生智能汽車競第一章能車系統(tǒng)總體設系統(tǒng)基本工作原圖像并以PAL制式信號輸出到信號處理模塊進行二值化處理并進行同步信號分離，二值化后的數(shù)據(jù)和同步信號同時輸入到MC9S12X128控制，進行進一步處理以獲得圖像信息；通過光電編來檢測車速，并采用MC9S12X128的輸入捕捉中斷功能和脈沖累加計數(shù)計算速度以實現(xiàn)差速；舵機轉向采用PD控制算法；電機轉速控制采用PID控制算法，并通過 波控制驅動電路；綜合控整體布我們對飛思智能車的整車布局因本著盡量輕，重心盡量壓舵機直立安裝車頭，加長力臂，以提高舵機響應速度主板低位放置，降低重心采用強度高、質量輕的碳纖維材料經(jīng)打薄后制作頭支4）頭的前瞻較大，有效地增大了視場的長度和寬度1.3系統(tǒng)設計框件而出現(xiàn)的問題智能車系統(tǒng)主要包括以下模塊：MC9S12XS128單片機模塊、CCD圖像采系統(tǒng)總體結構如圖所第二章智能車機械系統(tǒng)設計及實前輪傾角的調傾、前輪外傾和前輪前束等4個項目決定，反映了轉向輪、主銷和底盤高度的調舵機的安的安裝結構，如圖2.3所示圖2.3機安頭的安頭安裝主要考慮的問題有：固定頭的材料，頭的安裝位置和頭的安裝高度。固定材料我們選擇了硬度較好而且質量輕的鋁合金材料。安裝位置剛開始我們想把頭安裝到電機，但今年C車模有兩個驅動電機，不方便我們安裝頭，于是我們就把頭固定到了舵機后方。在滿足一定前瞻的基礎上我們盡量降低頭的安裝高度以此降低整車重心。圖 頭安速度傳感器的安在最初我們了60線的碼盤，但結果不是特別的理想，于是我們更換了光電編，安裝光電編主要考慮的問題是與齒輪圖2.5光電編的安圖2.6數(shù)器的安第三章智能車硬件系統(tǒng)設計及實模塊，速度檢測模塊。以下分別介紹各個模塊。MC9S12XS128最小系統(tǒng)3.1.1控制器介MC9S12XS單片機是以CPU12X的V2內核為的的16位單片系協(xié)處理器得到的它保留了單片機的技術進步與原來的S12XD系列單片機盡可能兼容，并不增加開發(fā)難度，甚至有所降低MC9S12XS128單片機內部總線頻率最高為40MHz，片內集成128KBFLASH器和8K的RAM8KB數(shù)據(jù)閃存，增加了8KBD-flash,同時它的內部資源也非常豐富，擁有I/O入輸出端口、SPI、SCI、ECT、A/DCAN和等常見的接口模塊在應用領域具有廣泛的用途[5]MC9S12XS單片機比MC9S12XD速度更快、AD精度更高，增加了CPU寄存器和指令，可MC9S12XS128.CPU12X處理器，最高總線頻率.時鐘和復位發(fā)生.帶中斷功能的輸入輸出端.增強型輸入捕捉定時.一個16脈沖累加.一個16道、多路輸入復用、最高12精度的ATD.8路8位發(fā)生.1Mbit/sCAN.兩個異步串行（SCI）模.一個同步串行（SPI）模112腳貼片封裝和80腳貼片封裝兩種封裝形式3.1.2單片機最小系統(tǒng)MC9S12XS128單片機，112引腳封裝，為減少電路板空間，板上僅 接口，若干預留普通IO接口。其他部分還包括電源濾波電路、時鐘振蕩電路、復位電路、BDM接口，最小系統(tǒng)板的原理圖如圖3.1：單片機引腳規(guī)劃如下PORTM：按PORTB0-7：LED試PT7：光電編脈沖輸入信號45：舵機角度控制信號輸電源管理模全部硬件電路的電源由配發(fā)的標準車模用7.2V2000mAhNi-cd蓄電池提供由于電路中的不路模塊所需要的工作電壓和電流容提供電源，電壓要求穩(wěn)定、噪聲小，電流容量大于500mA。12V電壓。主要為CCD圖像傳感器提供12V的工作電源除了7.2V電壓可以直接由蓄電池獲得，5V電壓需要通過降壓穩(wěn)壓電路獲得，12V壓通過升壓穩(wěn)壓電路獲得。降壓穩(wěn)壓電路設我們采用的降壓穩(wěn)壓是LM1117-5.0[9]。LM1117–5.0是一種低壓差的線性穩(wěn)壓器件，最大輸出電流為1A，足夠提供系統(tǒng)中5V經(jīng)實驗證明，能夠滿足本智能車系統(tǒng)中各項要求。LM1117電路如圖3.2所示11 +C4- +C4- 2圖 升壓穩(wěn)壓電路設主要的升壓有MC34063A/E，MAX734，MAX632在去年的比賽中，使用MAX734，MAX632作為升壓器件的參賽隊伍很少。而MC34063A/E的使用卻很多。并且我們在很多參考數(shù)目上都看到MC34063是開關穩(wěn)壓，可構成升壓、降壓斬波電路。輸出開關電流大于1.5A。2.5mA的低靜態(tài)電流。若將MC34063應用到本升壓電路使輸入VIN7.2V，輸出為12V，則應將電路更改為圖3.3所示。實驗表明，這個電路能很好的實現(xiàn)12V升壓的功能，滿足本智能車硬件電路的需要。雖然有一定的發(fā)熱，但是完全不影響各部分工18R2_12IN58197 100uF 3SWCSWE 3.3MC34063到12V電源模塊總體框綜上，可以得到電源模塊星型電路結構圖3.4電源模塊框路徑識別模傳感器的選在選擇頭時，我們參照上屆比賽的經(jīng)驗和前幾屆比賽各參賽隊的頭選擇，對目前可選的各種頭進行了比較和實驗。目前市面上常見的模擬頭主要有CMOS和CCD兩種：CMOS率較低，噪聲較多。CCD頭具有對比度高、動態(tài)特性好的優(yōu)，，灰度轉換成與灰度一一對應的電壓值然后將此電壓值通過信號端輸出具體而（參見圖3.5）頭連續(xù)地掃描圖像上的一行，圖像的灰度變化。當掃描完一行信號端就輸出一個低于最低視頻信號電壓的電平（如0.3V，并保持一段時間。這樣相當于，緊接描的開始掃描新的一行如此下去直到掃描完該場的信號，接著又會出現(xiàn)一段場消隱區(qū)。該區(qū)中有若干個復合消隱脈沖，其中，，下一場的信號才真正到來。頭每秒掃描25幅圖像，每幅又分奇、偶兩場，先奇場后偶場，故每秒掃描50場圖像。奇場時只掃圖3.5頭信描的行數(shù)也越多。事實上，分辨率反映的是頭的縱向分辨能力。，如“320x240示單行信號的精細程度，即行分辨能力；后一個數(shù)值為分辨率，，而通過S12單片機的定時器模塊對單個脈沖的下降沿和上升沿間的時間。實際測得所用頭（1/3OmniVisionCMOS）的時序參數(shù)見表3.6。從測得的結果可知該頭掃描的每場中有320行信號其第23行到310行是信號，第311行下一場的第22行是場消隱信號在信號區(qū)每行信號持續(xù)的時間相同約為62us4.7u3.5us320行的消隱脈沖持續(xù)的時間遠長于其他消隱脈沖的時間，此脈沖即為場同步脈沖。表3.6頭時序參3.3.2同步分離電CCD頭賽道信息。頭信號中除了包含圖像信號之以及槽脈沖信號、前均衡脈沖、后均衡脈沖等。因此，若要對信號進行，就必須通過同步分離電路準確地把握各種信號間的邏輯關系。我們使用了LM1881N對黑白全電視信號進行視得到行同步、場同步信號,具體原理不再贅述。同步分離電路原理圖3.7所示：圖像處理電由于頭輸出的黑白全電視信號為PAL制式模擬信號，所以處理。首先，我們采用的對PAL信號進行硬件二值化是為了降低單就不需要用AD就可以圖像了。其最明顯的優(yōu)點在于普通IO的究中，我們用MCP41010電路為模擬比較器提供基準電壓，但控制效高速AD模頭獲得的信號為模擬信號而單片機處理的卻是數(shù)字信換技術。一般而言單片機都有A/D轉換模塊。我們所用單片機為組委會推薦使用的新一代單片機MC9S12XS128。S12XS系列內置了2個10位/8位的A/D模塊ATD0和ATD1，通稱為模數(shù)/轉換器(ATD)。但是S12XS控制器ATD的最高轉換頻率只有約為2MHz，不能夠滿足我的要求，所以我們自己設計了外部高速AD將頭的模擬信號先轉換位數(shù)字信號后再通過I/O送單片機內部進行數(shù)據(jù)處理。我們采用８位高速A/D轉換器TLC5510搭建TLC5510引腳說明及工作原TLC5510的引腳說TLC551024引腳PSOP表封裝形（NS其引腳排列如圖所示各引腳功能如下AGND：模擬信號地OGIN：模擬信號輸入端；DGND：數(shù)字信號地D1～D8：數(shù)據(jù)輸出端口。D1為數(shù)據(jù)最低位，D8為最OE：輸出使能端。當OE低時，D1～D8數(shù)據(jù)有效，當OE高時，D1～D8高阻抗；VDDD：數(shù)字電路工作電源額定的２Ｖ基準電壓時，此端短路至REFT；REFB：參考電壓引出端之三額定的２Ｖ基準電壓時，此端短路至REFB。3.8TLC5510引腳排TLC5510工作原TLC5510的內部結構如圖3.91四位采樣比較器編鎖存器2套低四位采樣比較器編和1CLK通過其內部的時鐘發(fā)生器可產(chǎn)生3路內部時鐘，以驅動3器。基準電壓分壓器則可用來為這3組比較器提供基準電壓。輸出A/D信號的高四位由高四位編直接提供，而低四位的采樣數(shù)據(jù)則由兩個低四位的編交替提供。TLC5510的工作時序見圖３.10。時鐘信號ＣＬＫ在每一個下降沿模擬輸入信號。第Ｎ次的數(shù)據(jù)經(jīng)過２.5個時鐘周期的延，在圖３.10所示的工作時序的控制下，當?shù)谝粋€時鐘周期的下降沿到來時，模擬輸入電壓將被采樣到較器塊和低比較器塊電壓產(chǎn)生與數(shù)據(jù)相應的電壓低比較塊在第三個時鐘周期的上，沿的最后確定低位數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)和低位數(shù)據(jù)在第四個時鐘周期的升沿進行組合這樣第Ｎ次的數(shù)據(jù)經(jīng)過２.5個時鐘周期的延遲之后，便可送到內部數(shù)據(jù)總線上。此時如果輸出使能OE有效，則數(shù)CLK的最大周期為50ns數(shù)模轉換器的最小采樣速率可以達到20MSPS。3.9TLC5510內部框3.10TLC5510作時TLC5510的電路如圖3.11所示設計TLC5510模數(shù)轉換器時應注（１）為了減少系統(tǒng)噪聲，外部模擬和數(shù)字電路應當分離，并應盡可能。（２）因為TLC5510的AGND和DGND在內部沒有連接，所隔開的雙絞線電纜用于電源線。同時，在印制電路板布局上還應當用模擬和數(shù)字地平面（３）VDDAAGNDVDDD至DGND之間應當分別用１uf電容聲的接地連接，試驗時應當。（４）VDDA、AGND以 OGIN引腳應當與高頻引腳CLKD0～D7開。在印制電路板上，AGND的走線應當盡可能地放OGIN走線的兩側以供之用（５）了保證TLC5510工作性能，系統(tǒng)電源最好不要采用圖3.11TLC5510電電機驅動模提供的33886部分學校用的是自己搭建的驅動電路或是直接3388633883和IRF540N來搭建H 一路經(jīng)過反向后輸入到A2。這樣如果 波的占空比高于50%時，電機朝一個方向轉；占空比低于50%時，電機朝另一個方向轉。通過這種方式，可以在程序中實現(xiàn)反向制動，而這對于在直道上提高速度是有幫助的。33886作為一個單片電路H.橋，是理想的功率分流直流馬達和雙向推力電磁鐵控制器.它的集成電路包含內部邏輯控制,電荷泵,門控驅動,及低讀選通(on)金屬.氧化物半導體場效應晶體管輸出電路.33886能夠控制連續(xù)感應直流負載上升到5.0輸出負載脈寬調制(.ed)的頻率可達10千赫一個故障狀態(tài)輸出可以報告欠壓,短路,過熱的情況.獨立輸入控制兩個半橋的推拉輸出電路的輸出.兩個無效輸入使H橋產(chǎn)生三態(tài)輸出(呈現(xiàn)高阻抗).33886定的參數(shù)范圍是.40°C≤TA≤125C5.0V≤V+≤28V。集成電路也可以工作在40V通過降低規(guī)定的值集成電路能夠在特?與MC33186DH1類似的增強特5.0v40v續(xù)運120mΩRDS(ON)HTTL/CMOS兼容輸?shù)念l率可達10千赫通過內部常定時關閉對有源電流限制(依靠降低溫度的值?輸出短路保?欠壓?故障狀況報圖3.8MC33886內部封裝圖3.9MC33886外部引腳的封裝3.10MC33886引腳對應功能列3.11MC33886線MOS管作為分立元件搭建了H橋驅動電路如圖3.12對進行試驗電機的加效果很好完全可以滿足對不同賽道加的要求。3.12H車速檢測模要使車能夠快速穩(wěn)定的運行，并且能很好的實現(xiàn)加速和，選擇較好的速度傳感器。速度有多種方案。軸上嵌入磁鋼，實現(xiàn)復雜，并且不可能放太多磁鋼所以精度不高不高，而且制作較為，但是成本低。方案三：采用光電編。光電編是一種通過光電轉換將輸出用最多的傳感器，光電編是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光碼盤與電動機同軸，電動機旋轉時，光柵盤與電動機同速旋轉原理示意圖如圖1所示；通過計算每秒光電編輸出脈沖的個數(shù)二種方案而采用了歐姆龍的100線的光電編。車左右輪的軸上裝光電編，這樣當小車前進，車輪轉動時，光電編跟隨車輪同步轉動，當一個黑色脈沖被頭檢測到時，速度傳感器的輸出就變?yōu)楦唠娖?，產(chǎn)生脈沖，送給單片機的ECT塊，ECT塊捕捉脈沖信號并對其進行計數(shù)，同樣的，當白色被檢產(chǎn)生一脈沖，送以單片機計數(shù)，在一特定時間內（20ms，即頭第四章智能車軟件系統(tǒng)設計及實圖系統(tǒng)初始單片機要正常工作，必須對它進行初始化，對于MC9S12XS128單片機來說，初始化的部分主要有以下幾部分：PLL初始化,模塊初始化，ECT模塊初始化，I/O口初始化,A/D初始化。下面我就分別紹一下各個模塊的初始化程序PLL初始鐘信號，由時鐘振蕩電路或時序脈沖信號提供。MCU內部的所有時鐘信號都來源于EXTAL引腳，也為MCU與其他外接之間的通信設計中SYNR設為4，REFDV設為1，因此，總線時鐘為void {}模塊初始個16位通道，每個通道都有的計數(shù)器，輸出極性和對齊方式可選擇，8個通道分成兩組，共有4個時鐘源控制。0、1、4、5為一組，使用時鐘源ClockA和ClockSA；23、6、7構成另一組，使用時鐘源ClockB和ClockSB。ClockA和ClockB均是由總線時鐘經(jīng)過分頻后得到，分頻范圍1~128，通過寄存器PRCLK來設置，ClockSA和ClockSB是分別通過ClockA和ClockB進一步分頻后得到的，分頻范圍為1~512，分別通過寄存器SCLA和SCLB來設置，計算為：ClockSA=ClockA/（2*SCLA）ClockSB=ClockB/（2* E來控制 度，0和 1，構成16位的 的常數(shù)寄存器和計數(shù)器均連接成16位的寄存器，3個16位通道的的時鐘選擇控制位決定。級聯(lián)時，通道7、3、1的引腳變成 引腳，通道6、2、0的時鐘選擇沒有意義。通過寄存器 SCLA、SCLB、CLK對各通道的時鐘源進行設置。初始化步驟如下、、、選擇時 、、、選擇極 選擇對齊模 對占空比和周期編 DTYx 使能通 模塊的初始化設置過程如下所示void{E= //關 各通道輸CTL //01.23.45.67分別級//0123舵//4567電機CLK=0x00; CLK_PCLK1=1; CLK_PCLK2=1; CLK_PCLK3 //3選CLK_PCLK5=0; CLK_PCLK6=1; CLK_PCLK7= //7選sB時PRCLK //預分頻寄存器B2分SCLA=SCLB=POL_PPOL1=1; POL_PPOL3=1;POL_PPOL5=POL_PPOL7=CAE //波形對齊寄存PER01=20000; PER2=200; PER3=PER45=2; PER6=200; PER7=//通道占空比寄存DTY01 //舵機初始化方向為正方向1.5ms的平DTY2=DTY3=DTY45 //ad轉換輸出DTY6=100; 23共同控制左右電機占空比都為50%DTY7=100;E= //打開各通道輸}ECT模塊初始S12的ECT具有8個輸入（IC）/輸出(OC)比較通道，可以通過設置TIOS存器選擇輸入或輸出比較功能。ECT可以作為一定時器初始void{PACTL=0X50;//PT7PIN,16BIT,NOTTCTL3=0x52;//通道6、7僅捕捉上升沿用于測TCTL4=0x10;4捕捉下降沿捉場同步2捕捉上升沿（偶場TIE=0x54;//每一位對應相應通道中斷允許,0表示中6,4中斷允TIOS=0x00;//每一位對應通道0輸入捕捉,1輸出比較}PIT模塊初始voidPIT_init(void)//周期中斷初始化函數(shù)20ms中斷設{ PITCE_PCE0=1;//定時器通道使能選擇：通道0、1、2、3PITMUX_PMUX0=0; //定值為0到255范圍//PMUX1時使用//PMUX0時使用PITLD0=40000 //16位定時器初值設//PCE11時，選擇PITLD1，PCE01時，//PCE21時，選擇PITLD2，PCE31時，//time-outperiod=(PITMTLD+1)*(PITLD+1)/fBUS. //PIT中斷通道1使能,當計數(shù)器遞減出時，申請中斷//不同的PIT通道中斷使能。設定為時，相應通道中斷 //定時器使}A/D初始轉換，最后將結果保存到相應的寄存器。高速AD模塊AD轉換及相應的外void{ATD0CTL0=ATD0CTL10x00;//8位轉ATD0CTL2=0x40;//0100_0000AD模塊上電,快速無等待模式,外部觸發(fā),中斷ATD0CTL30x88; 轉換長度為ATD0CTL4=0x19; fATDCLK=fBUS/[2×(PRS+ATD0CTL50x0f;//第15通道轉換ATD0DIEN=0x00;}AD模塊是信息的基礎，也是整個系統(tǒng)識別道路的基礎。AD初始黑線提取及優(yōu)化處原始圖像的特在單片機圖像信號后需要對其進行處理以提取主要的賽道由于頭自身的特性，圖像會產(chǎn)生梯形式變形，這使得頭看到的信息不真實。因此我們利用賽道進量，創(chuàng)建函數(shù)還原道時容易丟失黑線，采用差速調整后輪左右輪的速度。因此在好的解決了通過問題。頭到的賽道圖像如圖4.2所示圖4.3道原始圖黑線提黑線提取算法的基本思想如下直接逐行掃描原始圖像，根據(jù)設定的閾值提取黑白跳變點圖像是遠處小近處大，所以黑線寬度范圍和前后行黑線中心位置差別都要動態(tài)調整計算出黑線中心的平均值，作為本場的黑線中心。黑線提取算法的程序流程如圖4.4所示圖4.4算法流路徑選根據(jù)往屆比賽的經(jīng)驗，能否以最短的時間完成比賽，與賽車的速度和路徑都有著密切的關系，因此，如何使以一個最合理、最高效的路徑完成比賽是提高平均速度的關鍵。對于路徑增加視場的長度和寬的S彎道時，通過算法計算出來的黑線中心就會處于視場附近，此時會以一個比較好的路徑快速通過S彎道；相反，如果視場無法覆蓋一個完整的S彎道，就會誤處理為普通的單向彎道，這樣的速度就會大大減慢。因此，盡量增大視場的長度和寬度了增加視場寬度，增加每行的圖像點數(shù)之外，我們采用了廣角優(yōu)化算對整場有效行的黑線中心求平均值的算法，在低速情況下可以有效地優(yōu)化路徑，但在速度提高到一定程度之后由于行分布于車體前方40cm的范圍內，求出的平均值受車體近處的圖像影響較大，因此整場圖像求的算法對于高速情況下的路徑優(yōu)化效果不是很明顯。為了解決這個問題，我們對于參與計算參與的行數(shù)和權重，同時增大視場前部圖像的權重。在經(jīng)過長下的路徑?？刂撇呗院涂刂扑憬?jīng)典PID算法介在工程實際中，應用最為廣泛的調節(jié)器控制規(guī)律為比例、控對象，或不能通過有效的測量來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用圖4.5PID控制原理單位反饋e代表理想輸入與實際輸出的誤差這個誤差信號被送差信號進行線性組合，得到輸出量u。u

peki

kd其中，k

、

、

分別稱為比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)u接著被送到了執(zhí)行機構這樣就獲得了新的輸出信號u,這個新的輸PID各個參數(shù)作用基本介紹增大比例系數(shù)能夠減小上升時間，但不能消除穩(wěn)態(tài)誤差。增大積分換成差分方程，由此形成數(shù)字PID節(jié)器，分為位置式和增量式。、位置式PID控制算kd得到數(shù)字PID制器的基本算式（位置算式：kduk

1

eT

enen1

Tik 其中T采樣時間kp、Ti、Td為三個待調參數(shù)，我們在實際代PreU=Kp*error+Ki*Integral+Kd*、增量式PID控制算n：n

k

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en2我們在實際代碼實現(xiàn)時，處理PreU+=（Kp*d_error+Ki*error+其實如果對控制有更高的要求或者干擾因素較多我們可以對PID運用PID控制的關鍵是調整三個比例系數(shù)，即參數(shù)整定。PID整模型，經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù)。由于智能車系統(tǒng)是機電高耦們采用了這種方法，同時，我們先后實驗了幾種動態(tài)改變PID參數(shù)的驅動電機的PID控制算通過光電編獲取的當前速度值來調整電機的 調速準確性，故選用PID參數(shù)時選取較大的P參數(shù)，而積分參數(shù)I對車速控制有慣性，影響反應速度，而積分參數(shù)I過會使速度波動增加，影響車輛的穩(wěn)定運行，所以選擇了非常小的積分參數(shù)。因轉向舵機的PID控制算我們對舵機的控制采用了增量式PID參照角度處理成一次線性關系。（2m/s以下將KpKp值減小為原來的一半，在偏離較大的其他情況，則保持Kp原來的大小。取得的實際（2.5m/s以上PID道累積的偏差錯誤地加在直道的上造成在進入直道時轉向不夠準確，跑直道時雖然能黑線，但是轉向調整往往超調，導致車身對S彎的控制也過于簡單，沒有特別的處理，導致車在跑S彎的時候得太規(guī)矩幾乎完全沿黑線走沒有明顯的直沖S的效果，原因是瞻有限的情況下在到的圖象中S彎入彎和普通彎道S彎道左右震蕩，同時相應會，經(jīng)過反復調試PID參數(shù)，我們發(fā)種類型，我們沒有選擇賽道等方法來判斷當前賽道是哪種類型，的方法。最后，在CPU超頻的條件下，每行圖象到了120個點，成功地增大了CMOS攝象頭圖象的分辨率，在問題影響遠處黑線分辨率的制約下使到的最遠處每行黑線寬度達到了2~3個瞻達到1.6m，足以覆蓋賽道中的各種賽道類型使得我們在程序中并沒有加入了對S長直道以及大彎進行可靠識別的算法，僅僅根據(jù)黑線位置動態(tài)改變PID數(shù)，得到了較好的控制效果，經(jīng)過我們反復測試，選擇的PID節(jié)策略是：這種動態(tài)隨動系統(tǒng)對動態(tài)響應性能要求更高。更重要的是，在Ki置零的情況下，我們通過合理調節(jié)Kp參數(shù)，發(fā)現(xiàn)車能在直線高速行駛時仍能保持車身非常穩(wěn)定，沒有震蕩，基本沒有必要使用Ki數(shù)；PID參數(shù)，得到了較為理想的轉向控制效開發(fā)工

第五章統(tǒng)開發(fā)及調試工X12