嵌入式智能小車車速控制算法與仿真

焦淵

摘 要：本文簡單介紹PID控制算法，根據控制算法設計嵌入式智能小車車速控制系統，使智能小車在行駛中根據需要進行緩慢且勻速加速或者減速，避免側翻或因入彎速度過快而造成的沖出跑道等危險行為，并仿真驗證該控制系統可行。

關鍵詞：PID控制算法;車速控制;仿真

1 引言

智能化技術在汽車上的應用從本質上改變了傳統汽車的設計理念，即智能控制技術、通信技術、電子技術等新技術在智能車輛上的應用將是汽車工業競爭的焦點。

智能車可以通過微處理器控制來實現其對周圍環境的感知、路徑的處理、自動行駛等，是一個運用了高新技術的綜合系統。為了使智能小車工作在最佳狀態，進一步研究及完善其速度的控制是非常有必要的。速度控制能夠結合當前的行駛狀態智能地做出決策，對其行車速度進行調整，實現穩定車速的目[1-2]。

2 嵌入式智能小車車速控制算法

智能車在行駛中，根據需要進行加速或者減速，這個點對車的控制有著極高的要求，加速或者減速中不能讓車的控制力度過大或者過小，這個加減速的過程一定要緩慢且勻速，其控制原理如圖1所示：

控制規律為：

式中：Δun第n次輸出增量;en第n次偏差;en-1第n-1次偏差;en-2第n-2次偏差。

當前車速大于（小于）給定值的某一個比例時，電機滿轉（停轉），即

其中：rn為當前速度給定值，vn為當前速度反饋值，M一般取0.3-0.5[3]。

采用該控制方法來實現速度的閉環控制。由于小車需要通過直道、彎道和S彎等各種復雜賽段，為了保證小車快速穩定地行駛，必須對小車的車速進行精確控制。由于小車在不同道路的極限速度不同，因此首先應該在不同的路段設置不同的目標車速[4]，具體的車速計算公式如下：

其中，為給定車速，為直道上經測試給出的預設高速，e為檢測到黑線的光電管位置與車體中心線的偏差，Kp為比例系數，偏差越大，降速越多。速度的獲取采用反射型光電傳感器方案。

3 仿真模擬

根據系統數學模型，在MATLAB中建立Simulink模型圖，如圖2所示。

取Kp=100，Ki=500，Kd=0.006

當輸入為v=50m/s的階躍響應時，系統的仿真結果如圖3所示。

當輸入為正弦響應時，仿真結果如圖4?？梢钥闯?，經過該控制系統趨于穩定，能有效地消除系統穩態誤差，提高動態響應速度。仿真結果表明，該控制系統可行。

參考文獻：

[1]肖文健，李永科.基于增量式PID控制算法的智能車設計[J].信息技術，2012（10）：125-127.

[2]陳懂，智能小車運動控制系統的研究與實現[D]，東南大學，2005.

[3]梁業宗，李波，趙磊.基于路徑識別算法的智能車控制系統的設計[J].自動化技術與應用，2009（1）：121-123.

[4]王朝盛.基于16位單片機 MC9S12DG128B 智能車系統的設計[D].天津：天津工業大學，2007.