小车巡线控制算法最经典的PID控制算法_小车巡线算法,理解pid算法小车巡线 - CSDN文库

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小车巡线控制算法

控制算法

电机控制算法的作用是接受指令速度值，通过运算向电机提供适当的驱动电压，尽快

地和尽快平稳地使电机转速达到指令速度值，并维持这个速度值。换言之，一旦电机

转速达到了指令速度值，即使在各种不利因素(如斜坡、碰撞之类等使电机转速发生变

化的因素)的干扰下也应该保持速度值不变。为了提高机器人小车控制系统的控制精度，

选用合适的控制算法显得十分必要。控制算法是任何闭环系统控制方案的核心，然而

并非越复杂、精度越高的算法越好，因为比赛要求非常高的实时性，机器人必须在非

常短的时间内作出灵敏的反应，所以现代的一些先进控制算法，比如模糊控制、神经

元网络控制等就不能应用到小车控制系统里。本系统选用了最常规、最经典的 PID 控

制算法，通过实际应用取得了很好的效果。

1 比例项

控制回路中的第一个偏差转换环节就是比例项。这一环节简单地将偏差信号乘以常数

K 得到新的 CV 值(值域为-100~100)。基本的比例控制算法如下：

loop:

    PV=ReadMotorSpeed()

    Error=SP-PV

    CV=Error*Kprop

    Setpwm(cv)

    Goto loop

上一段程序中的 SetPWM()函数并非将 CV 值作为绝对的 PWM 占空比来对待。否则，

不断降低的偏差值会使输出值接近零，而且由于电机工作时需要持续的 PWM 信号，

控制系统将会使电机稳定在低速运转状态上，从而导致控制系统策略失败。

相反，CV 值一般被取作当前 PWM 占空比的改变量，并被附加到当前的 PWM 占空比

上。这也要求 SetPWM()函数必须将相加后得到的 PWM 占空比限制在 0%~100%。正的

CV 值将使电机两端电压增加。负的 CV 值将使电机两端电压降低。如果 CV 值等于

0，则无需改变但前占空比。较低的 K 值会使电机的速度响应缓慢，但是却很平稳。较

高的 K 值会使速度响应更快，但是却可能导致超调，即达到稳定输出前在期望值附近

振荡。过高的 K 值会导致系统的不稳定，即输出不断震荡且不会趋于期望值。

2 微分项

任何变量的微分项被用来描述该变量是如何相对于另一个变量(多位时间)变化的。换句

话说，任何变量的微分项就是它随时间的变化率。如位移随时间的变化率是速度。速

度相对于时间的微分是加速度。

在 PID 控制器中，值得关心的是偏差信号相对于时间的微分，或称变化率。绝大多数

控制器将微分项定义为：

        Rate=(E-E )/T

式中，E 为当前偏差，E 为前次偏差值，T 为两次测量的时间间隔。负的变化率表明偏

差信号的改善。当微分项被具体应用于控制器中时，将一个常数乘以该微分项，并将

它加到比例项上，就可以得到最终的 CV 值计算公式：

        CV=( KE)+( KRate)

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评论14

yslingfeng

2013-09-26

看了一下，并不是我想找的。一般

badaovs

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