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  通常我们在控制小车运动的时候不知道怎么精确的对小车轨迹来控制。在不懂得小车控制算法精髓的时候，我们是无法对小车进行精确的控制的。目前绝大多数小车都是用PID控制算法来实现对小车的运动控制的。现在很多玩家就只知道一种调节方法，就是比例调节，即向左偏就向右调节，向右偏就向左调节，最容易想到，也是最容易用软硬件实现的，但是结果也是最容易出问题的。当时的感觉就是小车太灵敏了，忽左忽右，不是很稳定。后来查了资料后知道了其他的调节方式。

  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，即使在各种坏因(如斜坡、碰撞之类等使电机转速发生明显的变化的因素)的干扰下也应保持速度值不变。为了更好的提高机器人小车控制管理系统的控制精度，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可以应用到小车控制管理系统里。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。下图是PID控制原理结构图。

  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：

  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，控制管理系统将会使电机稳定在低速运转状态上，因此导致控制管理系统策略失败。

  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，但是却可能会引起超调，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。

  积分正好与微分相对。假如有一个描述变化率(微分)的表达式，那么对该表达式的积分就将得到随时间变化的原物理量。如加速度的积分是速度，速度的积分是位移。

  在PID控制回路中，偏差的积分代表从控制开始时算起所有偏差积累的总和。该总和被常数K 所乘后再添加到回路输出中。在回路中，假如没有积分环节，尽管控制管理系统也会趋于稳定，但是由于某一些原因输出值可能最终也无法达到SP值。

  由于积分项会慢慢的变大，这就会使控制回路在SP值的改变时响应变慢，某些应用场合在CV值达到取值边界(如为：-100~100)时会停止累加Isum。在SP值改变时，也可以除去Isum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：

  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，就能够获得最终的CV值计算公式：

  当偏差信号接近零时，CV值将为负，所以当偏差信号开始改善时，微分项的作用将逐渐减弱校正输出量。在某一些场合下，微分项还有利于超调量的消除，并可以允许使用较大的K 值，从而能够改善响应的快速性。微分环节还预示了偏差信号的变化趋势。当控制对象对控制器的输出响应迟缓时，微分环节的作用尤为明显。

  在整定PID控制器参数时，能够准确的通过控制器的参数与系统动态性能和稳态性能之间的定性关系，用实验的方法来调节控制器的参数。有经验的调试人员通常能较快地得到较为满意的调试结果。在调试中最重要的问题是在系统性能不能令人满意时，知道应该调节哪一个参数，该参数应该增大还是减小。

  为了减少需要整定的参数，首先能够使用PI控制器。为了能够更好的保证系统的安全，在调试开始时应设置比较保守的参数，例如比例系数不要太大，积分时间不要太小，以防止系统不稳定或超调量过大的不正常的情况。给出一个阶跃给定信号，根据被控量的输出波形能够得到系统性能的信息，例如超调量和调节时间。应根据PID参数与系统性能的关系，反复调节PID的参数。

  如果阶跃响应的超调量太大，经过多次振荡才能稳定或者根本不稳定，应减小比例系数、增大积分时间。如果阶跃响应没有超调量，但是被控量上升过于缓慢，过渡过程时间太长，应按相反的方向调整参数。

  反复调节比例系数和积分时间，如果超调量仍然较大，能加入微分控制，微分时间从0逐渐增大，反复调节控制器的比例、积分和微分部分的参数。

  总之，PID参数的调试是一个综合的、各参数互相影响的过程，实际调试过程中的多次尝试是很重要的，也是必须的。

  试凑法就是人工选择PID参数，使控制管理系统响应达到预定要求，这种方法既简单又复杂，说简单是，如果你有经验和运气的话，那么在SIMULINK中，可能很快就达到了目标，说难的是，在现场实战中，可能费了很大时间和精力来调整三个参数，也没有完成任务。

  临界比例度法就是仅在P作用下，调整比例度使系统等幅振荡，然后根据公式算出PID值，效果如图1所示，图中左半部分是系统等幅振荡，右半部分是控制效果。下图是通过MATLAB仿真的PID临界比例度法控制的曲线 PID临界比例度法控制的曲线）衰减曲线法

  衰减曲线法 就是仅在P作用下，调整比例度使系统响应曲线比率衰减，然后根据公式算出PID值，效果如图2所示，图中左半部分是系统衰减曲线，右半部分是控制效果。下图是通过MATLAB 仿真的PID衰减曲线法控制的曲线 PID衰减曲线）反应曲线法

  反应曲线法就是在开环状态下，加阶跃信号，然后用一阶加纯滞后系统逼近原系统，然后根据由Z-N或C-C公式算出PID值，效果如图3所示，图中左半部分是系统 响应曲线 ， 右半部分是控制效果。图4是一个三阶系统，临界比例度法 求得的有关参数。下图是通过MATLAB 仿真的PID反应曲线法控制的曲线 PID反应曲线法控制的曲线

  1 引言 随着微型计算机的迅速发展，单片机的性能也大大增强。本文介绍Silicon Labs公司的8位单片机C8051F001系列，该系列器件内部集成了A／D转换器，这给测量模拟信号带来了极大方便。利用单片机自身的PWM口可实现对电机数字系统的控制，提高了控制精度，大大简化了电路，符合小型化和低功耗的设计的基本要求。 2 ADC的内部结构和特点 C8051F001／2／5／6／7系列自带一个9通道的可配置模拟开关(AMUX)，一个可编程增益放大器(PGA)和一个100 kS／s，12位分辨率的逐次逼近型ADC，ADC还集成了跟踪保持电路和可编程窗口检测器。AMUX、PGA、模数转换方式和窗口检测器都可通过软件对特殊功能寄存器的设置

  三相无刷24V直流电机 当工程师想利用电气、电子的机器在现实世界中做些什么时，他们会思考怎么样才可以将电信号变为“力”？将电信号转换为力的就是传动器，即电机。可以将电机视作“将电气转换为机械的力的元件”。 最基本的电机是 “DC电机（有刷电机）”。在磁场中放置线圈，通过流动的电流，线圈会被一侧的磁极排斥，同时被另一侧磁极所吸引，在这种作用下不断旋转。在旋转过程中令通向线圈中的电流反向流动，使其持续旋转。电机中有个叫 换向器 的部分是靠 电刷 供电的， 电刷 的位置在 转向器 上方，随着旋转不断移动。通过改变电刷的位置，可使电流方向发生明显的变化。换向器和电刷是DC电机的旋转所不可或缺的结构。 直流电机工作原理 直

  0 引言 目前，各种直流电源产品充斥着市场，电源技术已很成熟。然而，基于成本的考虑，对电源性能要求不是很高的场合，可采用带有过流保护的集成稳压电路，同样能满足产品的要求。过流保护电路作为电源电路中必不可少的一个组成部分，根据其操控方法大概能分为关断方式和限流方式，而直流电机电源较宜采用关断方式。 过流保护电路首先要有一个电流取样环节，常用做法是串联一个小电阻或者是霍尔元件来获得电流信号。由于霍尔元件体积比较大，价格昂贵，因而考虑采用串联一个小电阻的方法。 1 工作原理 带过流保护功能的LM317稳压电路如图1所示，集成稳压电路大体上分为5部分，即交流降压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路、保护电路。交流220

  随着计算机、微电子、信息技术的加快速度进行发展，智能化技术的开发速度慢慢的变快，智能度慢慢的升高，应用场景范围也得到了极大的扩展。智能小车作为移动式机器人中的一个重要分支，具有环境感知、规划决策、自动行驶等功能，是智能化技术中一个典型的例子。设计者能够最终靠软件编程，让小车在预先设定的模式中实现行进、寻迹、避障等精确控制，无需人工干预，当有特殊需要或在发生故障的情况下还可以对小车进行远程遥控，能应用于科学勘探等用途，具有广阔的发展前途。 1 系统总体设计框图 本设计中，智能小车是由主控制模块、电机驱动模块、循迹模块、避障模块、遥控模块、声控模块、光控模块、电源模块和其他外围电路组成，其总体硬件结构框图如图1所示。 2 系统硬件设计

  1. 引言 液体点滴速度控制管理系统对于大型医院来说是一套可提升效率和服务的品质的控制设备，特别是远程监控功能能使护士站对于病人的点滴状况做实时监视，并可根据病人状态调节点滴速度。目前市场上点滴控制管理系统不少，本文的设计点在于低成本，仅使用最廉价89C51 以及普通的元件实现整套系统。 2. 系统模块设计要求 2.1． 从站设计的基本要求 A．在滴斗处检测点滴速度，并使用数显装置动态显示点滴速度（滴/分）。 B．通过改变点滴瓶高度控制点滴速度，点滴速度可用键盘设定并显示，设定范围为20—150（滴/分），控制误差范围为设定值+/-10%+/-1 滴。 C．系统调整时间 =3 分钟。 D．当点滴瓶里的

  一、 概述 无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为经验测试电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。 永磁无刷直流电机（Permanent Magnet Brushless DC Motor以下简称PMBLDC）由于其固有的特点，在家用消费类

  的嵌入式微控制器 /

  0 引言 以往的直流电机调速系统一般会用单片机或 DSP 来控制，而单片机需要用大量的外围电路，且系统的可升级性差，如更换控制器，往往要对整个软硬件进行重新设计，可重用性不高。而采用DSP作为主要控制器，如果碰到处理多任务系统时，一片DSP不能胜任，这时就需要再扩展一片DSP或者FPGA芯片来辅助控制，从而实行双芯片控制模式。但这样做，既增加了两个处理器之间同步和通信的负担，又使系统实时性变坏，延长系统开发时间。基于以上此类问题，本文提出了采用Altera公司推出的NiosⅡ软核来控制直流电机调速系统，它的好处在于Ni-osⅡ属于软核处理器，可以直接通过软件形式扩展成双核乃至多核，无需外加芯片；再者NiosⅡ软核处

  PID调速控制管理系统设计与应用方案 /

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