智能車速度控制系統設計與實現

　　引言

　　在智能車競賽中，速度控制不能采用單純的PID，而要采用能夠在全加速、緊急制動和閉環控制等多種模式中平穩切換的“多模式”速度控制算法，才能根據不同的道路狀況迅速準確地改變車速，實現穩定過彎。

　　系統硬件設計

　　按照競賽要求，本文設計的智能車速度控制系統，以飛思卡爾MC9S12DG128 單片機為核心，與車速檢測模塊、直流電機驅動模塊、電源模塊等一起構成了智能車速度閉環控制系統。單片機根據賽道信息采用合理的控制算法實現對車速的控制，車速檢測采用安裝于車模后軸上的光電編碼器，直流電機驅動采用了由四個MOS管構成的H橋電路如圖1所示，電源模塊給單片機、光電編碼器和驅動電機等供電。

　　系統建模

　　一個針對實際對象的控制系統設計，首先要做的就是對執行器及系統進行建模，并標定系統的輸入和輸出。為了對車速控制系統設計合適的控制器，就要對速度系統進行定階和歸一化。對此，分別設計了加速和減速模型測定實驗。通過加裝在車模后輪軸上的光電編碼器測量電機轉速。編碼器齒輪與驅動輪的齒數比為33/76，編碼器每輸出一個脈沖對應智能車運動1.205mm。車?？梢酝ㄟ^調節加給電機的PWM波的占空比進行調速。單片機上的PWM模塊可以是8位或16位的，為了提高調速的精度，電機調速模塊選用16位PWM，其占空比調節范圍從0到65535，對應電機電樞電壓從0%到100%的電池電壓。