智能小車的制作算法設(shè)計(jì)與講解pid通俗說(shuō)

1、飛思小車控制的通俗理解很多同學(xué)都不清楚是個(gè)什么東西，因?yàn)楹芏嗖皇亲詣?dòng)化的學(xué)生。他們開(kāi)口就要資料，要程序。這是明顯的學(xué)習(xí)方法不對(duì)，起碼，首先，你要理解是個(gè)什么東西。本文以通俗的理解，以小車縱向控制舉例說(shuō)明的一些理解。首先，為什么要做？由于外界原因，小車的實(shí)際速度有時(shí)不穩(wěn)定，這是其一，要讓小車以最快的時(shí)間達(dá)達(dá)到既定的目標(biāo)速度，這是其二。速度控制系統(tǒng)是閉環(huán)，才能滿足整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定要求，必竟速度是系統(tǒng)參數(shù)之一，這是其三.小車調(diào)速肯定不是線性的，外界因素那么多，沒(méi)人能證明是線性的。如果是線性的，直接用 P 就可以了。比如在=60%時(shí)，速度是2M/S，那么你要它3M/S，就把提高到90%。因?yàn)?0/60=

2、3/2，這樣一來(lái)太完美了。完美是不可能的。那么不是線性的，要怎么怎么控制使速度達(dá)到即定的速度呢？即要快，又要準(zhǔn)，又要狠。（即快準(zhǔn)狠）系統(tǒng)這個(gè)速度的調(diào)整過(guò)程就必須通過(guò)某個(gè)算法調(diào)整，一般就是這個(gè)所用的算法?？赡苣銜?huì)想到，如果通過(guò)編測(cè)得現(xiàn)在的速度是2.0m/s,要達(dá)到2.3m/s 的速度，那么我把增大一點(diǎn)不就行了嗎？是的，增大多少呢？必須要通過(guò)算法，因?yàn)楹退俣仁莻€(gè)什么關(guān)系，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，誰(shuí)也不知道。要一點(diǎn)一點(diǎn)的試，加個(gè)1%,不夠，再加1%還是不夠，那么第三次你還會(huì)加1%嗎？很有可能就加2%了。通過(guò)*V2+c *V3,a b c 是通過(guò)=a *V1+b三個(gè)參數(shù)得到一個(gè)表達(dá)式：的那個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的公式展開(kāi)，

3、然后約簡(jiǎn)后的數(shù)字，V1 ，V2 ，V3 此前第一次調(diào)整后的速度差 ,第二次調(diào)整后的速度差,第三次。一句話，要使當(dāng)前速度達(dá)到目標(biāo)速度最快，需要建立如何調(diào)整和速度之間的關(guān)系。輸入輸出是什么：輸入就是前次速度，前前次速度，前前前次速度。輸出就是你的 PW M 應(yīng)該增加或減小多少。為了避免教科書公式化的說(shuō)明，本文用口語(yǔ)化和通俗的語(yǔ)言描述。雖然不一定恰當(dāng)，但意思差不多，就是那個(gè)事。如果要徹頭徹尾地弄，建議多調(diào)試，寫幾個(gè)仿真程序。一般有兩種：位置式和增量式。在小車?yán)镆话阌迷隽渴?，為什么呢？位置式的輸出與過(guò)去的所有狀態(tài)有關(guān)，計(jì)算時(shí)要對(duì)e（每一次的控制誤差）進(jìn)行累加，這個(gè)計(jì)算量非常大，而明沒(méi)有必要。而且小車的

4、代表增多少，減多少。換句話說(shuō)，通過(guò)增量控制器的輸出并不是絕對(duì)數(shù)值，而是一個(gè)，算法，每次輸出是要增加多少或者減小多少，而不是的實(shí)際值。下面均以增量式這里再說(shuō)一下說(shuō)明。三個(gè)參數(shù)的作用。P=Proportion，比例的意思，I 是egral，積分，D 是Differential 微分。打個(gè)比方，如果現(xiàn)在的輸出是1，目標(biāo)輸出是100，那么 P 的作用是以最快的速度達(dá)到1 00，把 P 理解為一個(gè)系數(shù)即可；而 I 呢？大家學(xué)過(guò)高數(shù)的，0的積分才能是一個(gè)常數(shù)，I 就是使誤差為0而起調(diào)和作用；D 呢？大家都知道微分是求導(dǎo)數(shù)，導(dǎo)數(shù)代表切線是吧，切線的方向就是最快到至高點(diǎn)的方向。這樣理解，最快獲得最優(yōu)解，那么微

5、分就是加快調(diào)節(jié)過(guò)程的作用了。公式本來(lái)需要推導(dǎo)的，我就不來(lái)這一套了?？纯醋詈蟮慕Y(jié)果：Uk=A*e(k)+B*e(k-1)+C*e(k-2)這里 KP 是P 的值，TD 是D 的值，1/Ti 是 I 的值，都是常數(shù)，哦，還有一個(gè) T，T 是采樣周期，也是已知。而 A BC 是由換算來(lái)的，按這個(gè)公式，就可以簡(jiǎn)化計(jì)算量了，因?yàn)槭浅?shù)，那么 A B C 可以用一個(gè)宏表示。這樣看來(lái)，只需要求 e(k)e(k-1) e(k-2)就可以知道Uk 的值了，按照Uk 來(lái)調(diào)節(jié)的大小就 OK 了。三個(gè)參數(shù)的確定有很多方法，不在本文也不能太小。.范圍內(nèi)。采樣周期也是有據(jù)可依的，不能太大，實(shí)際編程的過(guò)程的，要注意的東西還

6、是有幾點(diǎn)的。的診定。湊試法，臨界比例法，經(jīng)驗(yàn)法。這東西可以做得很深。12 T 的確定，采樣周期小于過(guò)程的擾動(dòng)信號(hào)的周期，在小車程序中一般是 ms 級(jí)別。目標(biāo)速度何時(shí)賦值問(wèn)題，如何更新新的目標(biāo)速度?這個(gè)問(wèn)題一般的人都乎略了。目標(biāo)速度肯定不是個(gè)恒定的，那么何時(shí)改變目標(biāo)速度呢？改變了目標(biāo)速度，那么 e(k) e(k-1) e(k-2)怎么改變呢？是賦0還是要怎么變？是不是要一直開(kāi)著？56 error 為多少時(shí)就可以當(dāng)速度已達(dá)到目標(biāo)？78的優(yōu)先級(jí)怎么處理，如果和圖像有怎么辦？產(chǎn)生速度，但二者不是同一個(gè)東西，有的輸入是速度，輸出是，按理說(shuō)沒(méi)有問(wèn)題？9計(jì)算如何優(yōu)化其速度？指針，匯編，移位？都可以試！/*/

7、定義結(jié)構(gòu)體/* typedef struct; /設(shè)定目標(biāo) Desired ValueSetPoProportion; /比例常數(shù)egral; /積分常數(shù) Derivative; /微分常數(shù)double doubledoubleProportional Const egral ConstDerivative ConstLastError; /Error-1PrevError; /Error-2;/*/定義相關(guān)宏/*#define #define #define#defineP_DATAI_DATA D DATA1000.61HAVE NEW VELOCITY 0X01/*實(shí)體/*ssicics

8、;*sptr = &s;/*/參數(shù)初始化/*void IncInit(void)sptr-LastError = 0; /Error-1sptr-PrevError = 0; /Error-2 sptr-Proportion = P_DATA; /比例常數(shù)Proportional Const egral ConstDerivative Constegral = I_DATA; /積分常數(shù)sptr-sptr-Derivative = D DATA; /微分常數(shù)sptr-SetPo=100; 目標(biāo)是100/*/增量式控制設(shè)計(jì)/*IncCalc(NextPo)iError, iInc; /當(dāng)前誤差;

9、 /增量計(jì)算iError = sptr-SetPo- NextPo= sptr-Proportion * iError /Ek項(xiàng)iIncegral * sptr-LastError /Ek1項(xiàng)- sptr-+ sptr-Derivative * sptr-PrevError; /Ek2項(xiàng)sptr-PrevError =sptr-LastError =sptr-LastError;iError;/誤差，用于下次計(jì)算returnc);/返回增量值g_CurrentVelocity;g_Flag;void main(void)DisableerruptInitMCu();IncInit();g CurrentVelocity=0; g Flag=0;Enableerrupt;While(1)/全局變量也初始化/全局變量也初始化if (g_Flag& HAVE_NEW_VELOCITY)OUT+