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基于前馈—非线性PID控制器的智能车系统研究

作　者: 栗韦
导　师: 马淑华
学　校: 东北大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 智能车系统 PID控制器非线性前馈算法
分类号: TP242.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

智能车作为移动机器人的一种,是一个集环境感知、规划决策、自动驾驶等多种功能于一体的综合系统。为了提高智能车跟踪和运动性能,本文在分析智能车系统原理的基础上,从硬件系统、控制策略、控制算法等方面出发,成功研制了一个基于前馈—非线性 PID控制器的智能车系统。首先,在分析了传统PID缺陷的基础上,研究了非线性模块的特点,引入了fal(e,α,δ)函数,设计了一种非线性控制器,在α和δ确定的前提下,依据e动态调整函数值大小。而且,为了有效提取系统的微分信号,安排了合理的过渡过程,引用了一种跟踪—微分器(TD),从而对智能车进行有效控制。此外,由于智能车系统本身属于一个惯性延时系统,单纯采用一般的非线性PID控制器在控制系统的调节时间和响应速度上不能尽如人意,所以在非线性PID的基础上又加入了前馈控制,将其应用于智能车系统的设计中。其次,在分析了智能车系统的运动原理和路径信息采集原理的基础上,首先对车模的机械结构进行改造和组装,然后对智能车系统的电源、舵机、直流电机、路径识别和速度检测传感器进行对比、选择和安装,最后设计了电路,并制作了电路板。然后,在对系统硬件结构分析研究基础上,对智能车软件系统进行了模块化编程,有效实现了各个模块的功能。最后,设计完成了基于HCS12单片机的智能车硬件系统,并将本文所设计的算法应用到该系统中。实验结果证明：本文设计的智能车系统硬件简单可靠,控制算法能够模仿人工驾驶行为控制智能车准确快速地跟踪路径运行。

基于前馈—非线性PID控制器的智能车系统研究

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