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(shè)定Kp=1000，Ki= 50系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求

所以綜上所述，我們?cè)O(shè)計(jì)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(shè)計(jì)步驟來(lái)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)。通過(guò)前面的分析，知道被控對(duì)象的連續(xù)傳遞函數(shù)為：

。其中，m=1000，b=50。因?yàn)榱汶A保持器的傳遞函數(shù)為：

。所以得到廣義對(duì)象的脈沖傳遞函數(shù)為：

對(duì)單位脈沖輸入信號(hào)的十倍，

，選擇

。

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

(2)路徑識(shí)別模塊的軟件設(shè)計(jì)

路徑識(shí)別主要運(yùn)用MC9S12DG128B內(nèi)部的模糊推理機(jī)運(yùn)用模糊邏輯的基本知識(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

(3)數(shù)字濾波技術(shù)

在電動(dòng)機(jī)數(shù)字閉環(huán)控制系統(tǒng)中，測(cè)量值是通過(guò)系統(tǒng)的輸出量進(jìn)行采樣而得到的。它與給定值r(t)之差形成偏差信號(hào)，所以，測(cè)量值是決定偏差大小的重要數(shù)據(jù)。測(cè)量值如果不能真實(shí)地反映系統(tǒng)的輸出，那么這個(gè)控制系統(tǒng)就會(huì)失去它的作用。在實(shí)際中，對(duì)電動(dòng)機(jī)輸出的測(cè)量值?；煊懈蓴_噪聲，用混有干擾的測(cè)量值作為控制信號(hào)，將引起誤動(dòng)作，在有微分控制環(huán)節(jié)的系統(tǒng)中還會(huì)引起系統(tǒng)震蕩，危害極大。

在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用了移動(dòng)平均濾波法。移動(dòng)平均濾波法沒(méi)計(jì)算一次測(cè)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(shí)時(shí)控制。

移動(dòng)平均濾波法是將采樣后的數(shù)據(jù)按采樣時(shí)刻的先后順序存放在RAM中，在每次計(jì)算前先順序移動(dòng)數(shù)據(jù)，將隊(duì)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(bǔ)充到隊(duì)列的尾部，以保證數(shù)據(jù)緩沖區(qū)里總有n個(gè)數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)仍按采樣的先后順序排列。這時(shí)計(jì)算隊(duì)列中各數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值，這個(gè)算術(shù)平均值就是測(cè)量值，它實(shí)現(xiàn)了每采樣一次，就計(jì)算一個(gè)。

(4)轉(zhuǎn)向舵機(jī)控制算法

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

(5)速度檢測(cè)軟件設(shè)計(jì)

速度傳感器采用紅外對(duì)射式傳感器，傳感器感應(yīng)出與速度相關(guān)的脈沖后，接下來(lái)就要識(shí)別這些脈沖。有兩種方法可以識(shí)別，一種是通過(guò)測(cè)量脈沖的寬度來(lái)識(shí)別小車的速度，另一種是通過(guò)計(jì)算一定時(shí)間內(nèi)的脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)識(shí)別小車的速度。本設(shè)計(jì)采用后一種方法。在本設(shè)計(jì)中利用了MC9S12DG128B內(nèi)部的兩個(gè)資源，分別是RTI中斷和輸入捕捉中斷：通過(guò)RTI中斷，可以控制一定的時(shí)間，這段時(shí)間是固定的;通過(guò)輸入捕捉中斷，來(lái)計(jì)算捕獲脈沖的個(gè)數(shù)，最后通過(guò)在這段時(shí)間內(nèi)捕獲的脈沖個(gè)數(shù)來(lái)反映小車速度的大小。

一、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總結(jié)

該智能車控制系統(tǒng)智能化程度較高，使用操作簡(jiǎn)單，性能可靠;采用專用單片機(jī)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(jī)交互化程度較高。