基于PID 算法的智能小車電磁循跡方法研究

袁振洋，孔放，劉峻宇

（河海大學 能源與電氣學院，江蘇南京，214122）

0 引言

近年來，智能車的應用范圍越來越廣，包括無人駕駛、自動巡檢、物資配送等。這些應用不僅提高了工作效率、保證了人身安全，同時也促進了智能制造技術的進一步發展[1-3]。

基于電磁傳感器的智能循跡小車，相較于攝像頭式的循跡小車，具有不可替代的優勢：一是成本低，僅需若干組電感與電容，便可搭建出最簡單的電磁模塊，電路簡單、實現容易，并可根據實際情況合理排布，進行個性化定制；二是數據處理量少，僅對一組一維數組處理，芯片負荷低，效率高；三是抗干擾能力強、穩定性高。由于此類小車是根據預設的磁場發生軌道產生的磁場行駛，運行發異常概率很低。

目前常用的小車路徑識別控制算法包括比例積分差分算法（Proportion Integral Differential，PID）、線性二次型調節器算法(linear quadratic regulator，LQR)、模型預測控制算法 (Model Predictive Control，MPC)等算法[4]。其中，以PID 算法應用最為廣泛。該算法模型簡單、參數少，可使小車控制具有很好的魯棒性，且對非正常狀態的反應非常靈敏。

1 PID 算法原理

考慮到單片機芯片無法處理連續量，實際應用中將PID算法離散化，離散化后的PID 算法如式(1)所示：

其中，KP 為比例系數、KI 為積分系數、KD 為微分系數，E_now 為當前誤差，E_last 為上次誤差，E_last_all 為隨后誤差。這三個參數通過建立仿真模型，獲取各種組合的可視化控制結果，縮短調試周期，避免盲目性。

2 系統總體設計

■2.1 主控系統設計

系統模塊的整體設計如圖1 所示。系統以TC264 作為主控芯片，7.8V 供電電源經過LMS1117 穩壓器給芯片提供3.3V 電壓。……