智能無人駕駛汽車計算機控制系統(tǒng)

積分環(huán)節(jié)的加入可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)誤差。設定Kp=1000，Ki= 50系統(tǒng)基本實現(xiàn)設計要求

所以綜上所述，我們設計的PID控制器的傳遞函數(shù)為：

，采樣周期為T=0.1s。

然后，利用數(shù)字控制器的離散化設計步驟來設計本系統(tǒng)。通過前面的分析，知道被控對象的連續(xù)傳遞函數(shù)為：

。其中，m=1000，b=50。因為零階保持器的傳遞函數(shù)為：

。所以得到廣義對象的脈沖傳遞函數(shù)為：

對單位脈沖輸入信號的十倍，

，選擇

。

在十倍的單位階躍信號，采樣周期為1s時，只需一拍輸出就能跟蹤輸入，誤差為零，非常好的達到了系統(tǒng)的設計要求。

(2)路徑識別模塊的軟件設計

路徑識別主要運用MC9S12DG128B內(nèi)部的模糊推理機運用模糊邏輯的基本知識來實現(xiàn)。

(3)數(shù)字濾波技術

在電動機數(shù)字閉環(huán)控制系統(tǒng)中，測量值是通過系統(tǒng)的輸出量進行采樣而得到的。它與給定值r(t)之差形成偏差信號，所以，測量值是決定偏差大小的重要數(shù)據(jù)。測量值如果不能真實地反映系統(tǒng)的輸出，那么這個控制系統(tǒng)就會失去它的作用。在實際中，對電動機輸出的測量值常混有干擾噪聲，用混有干擾的測量值作為控制信號，將引起誤動作，在有微分控制環(huán)節(jié)的系統(tǒng)中還會引起系統(tǒng)震蕩，危害極大。

在本系統(tǒng)設計中，采用了移動平均濾波法。移動平均濾波法沒計算一次測量值，只需采樣一次，所以大大加快了數(shù)據(jù)處理速度，非常適合于實時控制。

移動平均濾波法是將采樣后的數(shù)據(jù)按采樣時刻的先后順序存放在RAM中，在每次計算前先順序移動數(shù)據(jù)，將隊列前的最先采樣的數(shù)據(jù)移出，然后將最新采樣的數(shù)據(jù)補充到隊列的尾部，以保證數(shù)據(jù)緩沖區(qū)里總有n個數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)仍按采樣的先后順序排列。這時計算隊列中各數(shù)據(jù)的算術平均值，這個算術平均值就是測量值，它實現(xiàn)了每采樣一次，就計算一個。

(4)轉(zhuǎn)向舵機控制算法

舵機控制是智能車系統(tǒng)中很重要的一個環(huán)節(jié)，舵機控制的好壞也直接影響了小車的控制效果，舵機的控制信號為20ms的脈寬調(diào)制信號，其中脈沖寬度從0.5ms—2.5ms，相對應舵盤的位置為0—180度，呈線性變化。也就是說，給它一定的脈寬，它的輸出軸就會保持在一個相對應的角度上，無論外界轉(zhuǎn)矩怎樣改變，直到給它提供一個另外寬度的脈沖信號，它才會改變輸出角度到新的對應的位置上。

(5)速度檢測軟件設計

速度傳感器采用紅外對射式傳感器，傳感器感應出與速度相關的脈沖后，接下來就要識別這些脈沖。有兩種方法可以識別，一種是通過測量脈沖的寬度來識別小車的速度，另一種是通過計算一定時間內(nèi)的脈沖的個數(shù)來識別小車的速度。本設計采用后一種方法。在本設計中利用了MC9S12DG128B內(nèi)部的兩個資源，分別是RTI中斷和輸入捕捉中斷：通過RTI中斷，可以控制一定的時間，這段時間是固定的;通過輸入捕捉中斷，來計算捕獲脈沖的個數(shù)，最后通過在這段時間內(nèi)捕獲的脈沖個數(shù)來反映小車速度的大小。

一、 系統(tǒng)設計總結

該智能車控制系統(tǒng)智能化程度較高，使用操作簡單，性能可靠;采用專用單片機控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)工作可靠性;智能化程度較高，在一定程度下，基本不用人工操作;采用LCD液晶顯示，人機交互化程度較高。