淺析加速度計在智能車閉環(huán)系統(tǒng)中的應(yīng)用

王曉梅 何帥 張昊 張康

摘要：在智能車的速度閉環(huán)控制系統(tǒng)中一般都會選擇編碼器對電機轉(zhuǎn)速進行測量然后換算為速度再反饋給控制器。雖然編碼器能夠精準(zhǔn)測出電機的轉(zhuǎn)速，但遇到輪胎打滑時，電機在轉(zhuǎn)動而車身不行進或者與編碼器換算出的速度不一致就會導(dǎo)致不能對車速進行任意時刻的精準(zhǔn)控制。如果將加速度計固定在車身上，加速度計采集回實時加速度后再換算為速度就能保證采集的速度和車身速度一致，然后再反饋給控制器就能實現(xiàn)對智能車的任意時刻精準(zhǔn)控制。

關(guān)鍵詞：加速度;積分;PID

Abstract： In the speed closed-loop control system of intelligent vehicle， the encoder is usually selected to measure the motor speed， and then the speed is converted and fed back to the controller. Although the encoder can accurately measure the speed of the motor， when the tire slips， the motor is rotating and the body is not moving or the speed is inconsistent with that of the encoder， so the speed cannot be accurately controlled at any time. If the accelerometer is fixed on the vehicle body， the real-time acceleration collected by the accelerometer and converted into speed can ensure that the collected speed is consistent with that of the vehicle body， and then feedback to the controller can achieve accurate control of the intelligent vehicle at any time.

Key words： Acceleration; Integral; The PID

0 引言

將加速度計固定在車身上，將采集的加速度換算為速度就能保證在任何時刻控制器都能采集到的準(zhǔn)確的車速，將會消除輪胎打滑時的速度采集的差錯。這將為實現(xiàn)速度的精準(zhǔn)閉環(huán)控制提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。所以本文將主要討論如何如何利用加速度計反饋速度并如何利用采集的速度值實現(xiàn)車速的精準(zhǔn)閉環(huán)控制。

1 實時測速的實現(xiàn)

一般線性加速度計能夠利用壓電效應(yīng)測量出空間中的X、Y、Z三軸的加速度，然后經(jīng)過對三軸方向加速度積分換算出各軸的速度，最后通過分速度合成可得到任意方向的速度。

2 速度閉環(huán)的實現(xiàn)

2.1速度閉環(huán)原理

當(dāng)加速度計采集到實際車身加速度后通過雙重積分獲得實際速度，實際速度與期望速度做差得到速度偏差傳給PID系統(tǒng)，PID輸出值加載到電機上，依次動態(tài)調(diào)整電機轉(zhuǎn)速大小從而實現(xiàn)車身能夠一直以較小誤差波動維持在期望速度上下。

2.2 程序?qū)崿F(xiàn)

以MPU6050加速度計和增量式PID為例，程序?qū)崿F(xiàn)加速度計在速度閉環(huán)中的實現(xiàn)。

#define ??????? ?k1?? xx???????????? //積分常量

#define ??????? ?k2?? xx???????????? //積分常量

mpu_acc_x = GetData（ACCEL_XOUT_H）>>2;//獲取x軸加速度

mpu_acc_y = GetData（ACCEL_YOUT_H）>>2;//獲取y軸加速度

speed_x += k1*mpu_acc_x; ?????? ??????? //計算x軸速度

speed_y += k2*mpu_acc_y; ?????? //計算y軸速度

speed = sqrt（pow（speed_x ，2） + pow（speed_y，2））;??????? //計算行進速度

speed_err = setspeed-speed;???????????????? //計算速度偏差

pwm = kp*speed_err? + ki*speed_err? +kd*speed_err; //PID系統(tǒng)輸出

out = pwm+last;??????????????? //最終電機輸出占空比

3 結(jié)論

利用加速度計測出加速度并轉(zhuǎn)換為速度，能防止輪胎打滑時電機速度與車身速度不匹配現(xiàn)象導(dǎo)致的反饋速度與實際速度有較大偏差問題，這樣就能為速度閉環(huán)提供真實可靠的速度值。

作者簡介：

王曉梅（1997-），女，漢，四川宜賓，本科，研究方向：機械電子工程

何帥（1997-），男，漢，四川廣元，本科，研究方向：機械電子工程

張昊（1999-），男，漢族，甘肅武威，本科，研究方向：電氣工程及其自動化

張康（1999-），男，漢族，四川南充，本科，研究方向：電氣工程及其自動化