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第五章 智能汽车软件设计 1 1 第 章 电机控制 第 章 电机控制 11 第第 章章 电电机机控控制制 1.1. 策略： 1.1. 策略： 11..11..直流电机控制策策略略：： 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。 PID PID 对于这样一个大惯性系统，我们选用PPIIDD 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 P2 P3 U(k + 1) U(K) P1 P2 P3 UU((kk ++ 11)) = UU((KK)) + PP11 * e(k) + PP22 * (e(k) – e(k - 1)) + PP33 * ((e(k) – e(k-1) – (e(k-1) – e(k - 2))); 公式 1 1 PID 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. 1.1.1. 11..11..11.. 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， 第五章 智能汽车软件设计 令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。 v (k) = v - k * e(k) s 1 ……………………………………………………………….公式 1 2 v(k) 其中： s 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； k 1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。 v (k) = v+Ck* Cp s …………………………………………………………….公式 1 3 Ck 其中： 为弯道加速系数