星空体育平台官网入口 基于经典PID算法的智能车系统研究

自动化与仪器仪表某年份某期（第某期）投稿时间：个人资料：吴全玉，男性，安徽砀山出生，拥有硕士学历，核心研究范畴涉及嵌入式系统运用、无线感应网络技术。资助项目：高校优秀青年人才基金项目（）关于运用经典算法开展智能车辆系统探究吴全玉，张晓东，晁晓琪，徐宇宝（皖西学院机械与电子工程系六安，）研究内容：怎样快速判断前方道路状况，需要依据各类传感器传递的数据，该问题是智能车辆控制系统研究中的关键所在。这个装置充当中央运算单元，负责规划汽车能源供给、动力调控、信息获取与运算以及速度监测等各项功能，并以此为基础研发出一种针对常规道路状况的导航策略。经过反复实验和修正，我们归纳出策略中各项参数的基准数值，最终使车辆在竞赛中稳定维持最高均速，过弯时也能实现最大安全速率

2、，基本上满足全程高速运行的要求。智能汽车体系运作中，核心议题在于如何借助传感器传输的数据来辨识道路情形，本文针对此问题，研发了一款以MC9SDG128B为主控芯片的智能汽车，该车辆整合了供电单元、驱动单元以及数据运算单元，旨在提升对行驶环境的感知能力

测速与加速度感应单元，为了使智能车辆能准确感知道路情形，我们经过多次实验确定了传统PID控制法及其关键参数，在竞赛中该智能车的平均行驶速率达到每秒一点七五米，转弯时的最高速

已达到每秒两米，这些均基本符合高速要求。关键词：智能汽车系统；MC9SDG128B；数据处理；传统PID控制方法中图分类号：文献标识码：文章编号：（）引言随着智能交通领域的研究在全球范围内日益受到关注，智能汽车的控制技术已成为一项前沿技术，教育部门决定以高速发展的智能汽车技术为背景，举办“飞思卡尔杯”全国大学生智能车竞赛。信号处理方法和单片机技术让智能车可以自主沿着路线行驶，并且能够以最恰当的速率前进，

遇到传感器无法探测的区域时能自动调整方向，即时检测车辆状态是否正常并加以纠正。这项研究对于无人驾驶汽车的未来发展具有参考价值。整体硬件规划遵循智能车的功能需求，将各项功能分解为独立模块。本设计为基于单片机的智能车控制系统，融合了感应器技术以及自动控制技术，具体构造如附图所示。中央处理器运用单片机，支持远程编程，以此管理全部外围设备与传感系统的同步运作。硬件系统中，舵机负责调控智能车的行进方向，四个驱动单元带动直流电机，促使智能车后轮实现前进后退。霍尔元件持续监测智能车的速度，数字型光电传感器群负责收集前方路况数据，此外智能车还配备了制动管理功能。数据采集与处理利用多对数字型光电传感器，将整个赛道分

多个区域会直接接收传感器组传回的一组二进制数组值，用以确定黑线的位置，这种查询方式的好处在于算法比较简单，而且容易实现。实际应用中也是运用这种算法，不过经过调整，并非直接采用传感器传回的数据，而是借助这一系列数据来推算黑线中心的位置，如此一来，反映黑线所处状态的数值就能更加平稳连贯，而且也有助于转向舵机位置的精确控制。通过单片机的单个输入端口星空·综合体育官网入口，可以同步获取多组信息，这些信息将整个区域划分成若干部分，进而依据分析结果确定主要行进路线。检测到黑色轨迹时，数值通常偏低，而白色轨迹则相对较高。然而在现实操作过程中，会遭遇一定程度的随机波动，并且这些波动往往不是单一因素造成，可能需要同时去除脉冲型干扰并实施数据均化处理。比如为了防止脉冲型干扰影响平均值计算，

波算法属于一种应用类型，不过这种算法需要处理海量数据，所以决定采用程序判断滤波的方式。实际操作中了解到，相邻两次采样值之间的差异通常不超过某个范围。程序判断滤波的核心是找出相邻两次采样信号的最大误差范围，一旦输入信号的变化超出这个范围，就判定为干扰信号并予以排除，如果变化在范围内，则可以将该信号直接当作当前采样结果。滤波方式依据不同标准，可分为两种类型，即幅度限制型和速率限制型。幅度限制型通过计算相邻两次采样值的差值，并取其绝对值，再与设定阈值进行比较，该阈值依据被控对象特性确定。若差值小于等于阈值，则采用当前采样数据；若差值大于阈值，则继续使用前一采样数据作为当前值。如公式所示：实际运用中，核心在于确定最佳容许偏差，若数值过高，则无法实现有效过滤

干扰信号种类繁多，导致系统误差变大；门限值若设定过小，则会造成部分有效信号外泄，进而降低计算机的采样成效。因此，如何确定门限值极为关键。该值一般可参照经验数据获取，但本项研究通过实验方法得出。限速滤波技术最多能利用连续多个采样点的数值来判定最终采样数据，假设在依次采样的时间点、处测得的数值分别为（）、（）、（），那么其计算公式如（式）所示。限速滤波方法比较平衡，既考虑了数据获取的即时性，又兼顾了数据变化的连贯性。本次数据采集过程中，所有传感器的读数都先保存在一个中间列表里，接着进行多次连续读取，每次读取结果都存入该列表，而且各次读取之间都有一定的等待时间。将传感器经过处理后的测量数据保存到列表里，依次查看列表元素，确定列表中的最高数值和第二高的数值，倘若第二高的数值超过了最高数值邻近的三个传感器读数，否则此次采集将作废，转而参考前次的

第九项参数的数值。当采集过程顺利，会综合最高读数以及邻近两个传感器的数据，借助三个装置的坐标和分配的比重，精确推算出黑色轨迹的确切点。另一个信号是速率信息，通过霍尔装置获取速度变化情况，能够有效捕捉动态。操控软件构建及解析办法的核心在于，智能车辆自主操控方式运用了传统方法，其包含三个环节：数据采集、偏差判定以及直线行驶，具体是将获取的关注指标同目标数值进行对照，再依据这个偏差来调整修正控制系统的反馈机制。实际运用里，控制方法涉及三个要素，即比例、累积与差分调节，具体考量系统的稳固程度、快速程度和精准程度，各项参数的功能：差分调节有助于提升系统的反应能力，有助于提升调整的准确度，但数值过高会引发过度波动，因此起始阶段宜选用较小数值，在转换期间采用较大数值，转换阶段结束后应减小，

系统超调能够降低；它用于消除系统的稳态偏差，数值过高会致使系统超调增强；它有助于提升系统的动态特性，在调节初始阶段应当设定较小数值，在调节期间同样不能过高，后期需要逐步加大以达成优良动态表现；数值过高会导致调节进程呈现提前减速现象。（）式阐述了离散控制算法的公式。该系统测试表明，在舵机操控方面，当其积分部分设定为特定值时，车辆运行状态较为理想，所以车体转向控制选用该种算法方案。车辆前进速率与朝向角度的二次方成反比，并且和当前速度的上限值成正比关系，这就规定车辆行驶速率必须遵循这一规律。比例控制旨在依照偏差程度来体现系统误差，一旦系统显现出误差，比例控制便立刻发挥作用以缩小误差。微分控制旨在体现系统误差信号的变化速度，它

具有预见能力，可以预判偏差变化的走向，因此能够实现提前控制，在偏差尚未形成时，已被微分调节作用消除掉。智能车行驶时，通常只关注前方的道路走向，所以本系统没有采用积分调节控制，因此将控制器简化了。操控期间，若黑色轨迹偏离车辆核心区域，则车辆会形成一定偏差，需要借助调控方法来修正这个偏差，以此确保黑色轨迹始终位于车辆核心区域。依据各个传感器的数值与传感器位置进行加权综合，能够得出车模相对于黑色引导线的横向位移。实际中道路能够分为好些种类，比如直的路线、形状特殊的路线以及曲折的路线；针对不一样的道路情形，相应的参数值也应当有所区别。要分辨道路状况，可以借助放置在小车中心线两侧的感应装置。其中，最为棘手的情形

这是一段连续的弯道，在这样的路段上，控制转向的装置会周期性地向左和向右变换方向。因此，安装了两个指示器来显示方向的变化，以便了解道路情况。关于舵机的控制以及速度的管理，设计一个性能优良的智能车辆系统，其启动机制和停止机制是至关重要的环节。在这个智能车辆的自动控制系统中，我们应用了特定的控制方法。小车识别到笔直的赛道后，会受操控系统驱动迅速提速，直至达到预定速率，如此完成加速的环节所需时刻得以压缩。同理，车辆从直线行驶转向弯道时，必须迅速降低行驶速率。一旦回传的车速与目标速度出现显著差异，控制器便能迅速且稳定地操作，使车辆从当前的高速行驶状态调整至足以安全过弯的低速行驶状态。因此缩短了转弯前的准备过程，力求实现迅速进入弯道的预期效果。关于如何调控行驶速率的学说

框图展示在图中，图电机控制图是关于经典算法的智能车系统研究的，作者为吴全玉等人（内容延续至下一页）研究结论是，通过分析液压定位系统以及用方程式方法建立的数学模型，设计了两种控制器，分别是基于等效控制和基于滑模控制，本文选择的是后一种，即滑动模态控制器滑模控制方式有个显著优势：一旦进入滑动模态，即便在环境干扰下也能很快实现稳定运行。实际验证表明，对于液压伺服系统而言，即便初始状态不理想，借助状态调节的算法手段，整个体系仍能获得最优化的平衡状态。孟珺遐,王渝,王西彬对高精度电液系统实施了模糊滑模控制仿真,研究成果发表于电子科技大学学报,具体页码不详,张元文,郭振云,鲁中华将变结构设计方法应用于导弹高度控制,该研究刊登于导箭与制导学报,详细卷期信息未提供,李友善撰写了相关文献

李军关于模糊控制理论及其在过程控制中的运用，由国防工业出版社在北京出版，孙常胜、刘妃和陈杰合著，坦克稳定器滑动模态变结构控制通过计算机仿真进行，具体信息见（）：（上接第页）智能车辆在安全行驶过程中，不同路面状况下的表现有所区别。在直线路段，为保障迅速响应能力，系统运行需限定在特定区间内，超出上限时电机将，低于下限时电机将，处于两者之间则实施调控。补充说明，需要展示系统全部运作步骤，因此绘制了整体程序规划示意图。该图涵盖了软件系统总体架构，并涉及最终车辆运行速度的调校环节。为确保获得理想的加速与减速表现，设计环节中针对各项参数进行了反复测试与优化。测试流程：让车辆按照预设速率在路面上运行，捕捉从静止启动至匀速行驶的加速数据，以及从最大速率降至稳定转弯时的减速数据，并将这些参数存储在微控制器内，借助通信接口能够读取这些信息

数据传输至计算机完成显示和解析工作。实验测算的数值详见表格。该表格为电机调试参数。舵机转向参数的调试旨在寻得最优值，确保车辆在不同路面上能实现恰当的转向角度。直行时，车辆可借此避免摇摆现象，弯行时则能更顺畅地循着黑线轨迹行进。调试流程与电机调试相似。经由多次实验探究，最终确定了最佳参数，具体内容见表格。调试过舵机参数后星空体育官方网站，智能车表现越来越好，它能够精确地沿着路线行驶，并且能在短时间内快速提速并稳定下来，转弯时入弯稳定流畅，出弯迅速，同时启动和刹车效果也调整得很好。参考资料有周彬，王烁，李倩撰写的第二届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛技术报告星空体育app官方下载，该书由北京韩飞，陈放，戴春博主编，此外还有第三届全国大学生“飞思卡尔”杯的相关资料。

智能汽车竞赛技术报告，由上海卓晴、黄开胜、邵贝贝参与撰写，探讨了“飞思卡尔”杯智能车挑战赛；魏玉虎、石琛宇、姜建钊、常华合著，研究了基于视觉的智能车转向控制策略，发表于电子技术应用；邱铁、徐子川、江贺共同完成，分析了基于模糊控制的智能车路况识别，刊登于计算机工程与应用；刘伟独立研究，提出了基于微控制器的智能车硬件设计方案，刊载于电子设计工程；王檀彬、陈无畏、李进、焦俊合作，通过多传感器融合的视觉导航，实现了智能车避障仿真，成果发表于系统仿真学报；雷钧开发，完成了光电自动寻迹智能车控制系统的研制，论文发表于苏州大学学报（工科版）；杨明、程磊、黄卫华等人联合研究，设计了基于光电寻迹的智能车舵机控制系统，成果见于光电技术应用；梁业宗、李波、赵磊合作，提出了基于路径识别算法的智能车控制系统设计方案，文章发表于自动化技术与应用；陈杰等人设计，完成了基于液压定位系统的滑模变结构控制器，相关成果已发表。