基于PID算法的小车速度控制系统设计开题报告

全文总字数：1175字

1. 研究目的与意义

课题研究基于PID算法的小车速度控制系统设计，以单片机为核心，采用PID控制算法调节电机转度，保证小车两侧电机转速一致，实现不同路况下小车的匀速直线行驶。在工农业及日常生活中随处可见智能小车的应用，在智能小车的调试中存在多种控制方式，然而诸多调速方式普遍存在功率不高、兼容性不好、器件构成复杂等问题。基于PID算法的小车速度控制系统，有着调速精确、调速范围宽、电路简洁等优良性能。当今工业4.0的发展正处于旺盛时期，该设计有着很大的发展前景。

2. 国内外研究现状分析

本设计最关键的地方就是小车的调速，基于PID算法实现调速。余莎丽，刘小龙等通过模糊PID控制算法以及闭环控制算法对小车速度进行控制，模糊PID就是根据PID控制器的P,I,D三个参数与偏差e和偏差的变化ec之间的模糊关系，在运行时不断检测e及ec，通过事先确定的关系，利用模糊推理的方法，实时修改PID控制器的三个参数，让PID参数根据传感器信号自行拟定，使其输出参数值在周期内具有较小的变化幅度，速度闭环控制将系统速度输出量的测量值与所期望的给定值相比较，由此产生一个速度偏差信号，结合PID控制算法对偏差信号进行调节控制，使输出值尽量接近于期望值，且其设计采用了PI式的位置式PID控制算法，主要通过比例实现，计算简单，处理方便，达到模糊控制效果；呼文豹，郭锐锋等采用专家PID控制算法对速度进行控制，专家PID控制是在常规PID控制基础上进行改进，主要由四部分组成：PID调节器，参数组，控制规则，滤波控制，实现为：u(t)=pid(error(t)),y(t)=filter(u(t)),对误差error(t)进行PID运算，得到新的控制量u(t)，然后对其进行滤波处理，得到y(t)用于对被控对象的控制，专家PID控制算法保证了速度控制系统的快速跟踪、较小超调量以及较小的稳态误差。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

（1）选择合适器件，搭建包括小车（带测速功能）、单片机、电源、按键、显示器件等在内的硬件系统。

（2）掌握pid算法控制小车速度。

4. 研究创新点

本设计采用PID算法对小车速度进行控制，增强了小车的速度控制精度。同时，采用PWM技术与传感器设计速度检测模块，通过改变PWM占空比调节车轮转速，保证其与设置值一致，从而实现小车的匀速直线行驶，选用光电传感器作为测速器件，在保证测速的前提下增加了实用性。