基于模糊PID控制的智能小车转向系统标准设计.docx

硕士硕士课程论文课程名称：智能控制题目基于模糊PID控制智能小车转向系统设计题目类型（课程论文或读书汇报）：课程论文学院：电气和信息工程学院专业名称：控制科学和工程姓名：李仲强学号：36任课老师：李振壁讲课时间：9月8日～11月3日提交时间：11月3日基于模糊PID智能小车转向系统设计摘要：因为电动小车转向性能是决定其整体性能关键原因之一，它在转向时需要较短响应速度和很好动态特征，现在较多是采取传统PID控制，不过传统PID控制极难同时满足以上两种要求，所以把模糊PID控制利用于智能小车中用来改善转向系统。在matlab里simulink中对该系统进行构建模型进行仿真，而且把得到曲线图和传统PID图相比较，最终我们能够得出相比于传统PID控制，模糊PID控制方法能够满足转向统需求，它含有响应快速，超调量小，很好动态特征和鲁棒性。关键字：模糊PID电动小车PIDAbstract:Becausethesteeringperformanceofelectrictrolleyisoneoftheimportantfactorstodetermineitsoverallperformance,itneedsshorterresponsespeedandgooddynamiccharacteristicsinsteering.Atpresent,moretraditionalPIDcontrolisused,butthetraditionalPIDcontrolisdifficulttomeettheabovetworequirements,sothefuzzyPIDcontrolusedinintelligentcartoimprovethesteeringsystem.Inthesimulinkinmatlab,themodelofthesystemissimulated,andtheobtainedgraphiscomparedwiththatofthetraditionalPID.Finally,wecanconcludethatthefuzzyPIDcontrolmethodcanmeettherequirementsofthesteeringsystemcomparedwiththetraditionalPIDcontrol.Demand,ithasafastresponse,overshootsmall,gooddynamiccharacteristicsandrobustness.Keywords:fuzzyPIDelectrictrolleyPID0引言智能小车也称作轮式机器人，它能够利用于部分高危现场，比如环境监测，地质勘探等。智能小车能够依据外部控制信号而调整运动方向、转速等参数，而转向性能则是智能小车关键参数之一。智能小车转向系统是一个多输入非线性模型，而且伴随转速不一样转向系统数学模型也伴随发生改变。传统PID控制即使控制十分简单，不过因为各个参数初始化以后无法改变，智能小车在转速改变以后PID不能得到很好控制效果，PID不适合这种时不变系统。针对这一问题，本文把模糊算法和PID算法结合起来应用于这一转向系统，PID参数会依据误差而调整，从而对PID进行改造消除了缺点。最终利用simulink工具对其进行仿真，再传统PID进行比较。1智能小车转向模型智能小车在转弯时要求控制器能在最短时间内调整转速和运动方向，让小车根据正确轨迹行驶，不然小车就会冲出跑道。所以这个控制器最关键是响应速度和控制精度，这两个参数决定这个系统性能优劣。1.1系统硬件设计超声波避障模块、51单片机最小系统板、电机驱动模块、电源模块、串口通信模块、释红外检测模块(经过检测人体辐射微量红外线判定周围是否有些人)、超声波避障模块和车体(包含电机机）等部分组成。模糊PID控制单片机输出不一样占空比PWM脉冲信号，然后经过信号放大器驱动电机转动以下图1所表示。图1小车硬件系统总体结构图1.2小车转向模型由查阅相关文件和依据实际进行推理，我们可知电动车转向系统是一个多输入非线性，所以极难得到一个正确理想模型。但在实际应用中，常常将一个复杂系统近似为一个带时滞二阶线性系，电动车转向系统也不例外。经过不一样速度下电动车在直线轨迹下运动实际参数测取，将电动车转向系统用以下传输函数表示：（1）2控制器设计2.1PID控制器设计PID控制作为传统控制方法，其根据系统偏差百分比，积分和微分对系统进行调整。含有设计简单，易于实现，适用面广等特点。其数学表示式以下。（2）经过参数整定，本文中系统参数为=3，=O．1，=O．0l。2.2模糊PID控制器设计模糊控制器是模糊控制系统关键部分，也是和其它控制系统区分最大步骤。依据模糊控制器设计原理，按图2所表示控制系统结构进