前馈-改进PID算法在智能车控制上的应用
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前馈-改进 PID 算法在智能车控制上的应用
时间：2009-06-18 14:26:55 来源：现代电子技术 作者：中国民航大学航空自动化学院 贾翔宇 季厌庸
丁芳
1 引言
智能车系统是一个时变且非线性的系统，采用传统 PID 算法的单一的反馈控制会使系统
存在不同程度的超调和振荡现象，无法得到理想的控制效果。本文将前馈控制引入到了智
能车系统的控制中，有效地改善了系统的实时性，提高了系统的反应速度[1]；并且根据智
能车系统的特点，对数字 PID 算法进行了改进，引入了微分先行和不完全微分环节，改善
了系统的动态特性；同时，利用模糊控制具有对参数变化不敏感和鲁棒性强的特点[2]，本
文将模糊算法与 PID 算法相结合，有效地提高了智能车的适应性和鲁棒性，改善了系统的
控制性能。
2 改进 PID 算法
智能车的控制是由飞思卡尔公司的 S12 芯片完成，所以对智能车的控制要采用计算机
控制方法。本文针对智能车控制的特殊性，对传统数字 PID 算法做了一些改进，这样可以
更好地满足智能车控制的需要。
2.1 不完全微分 PID
将微分环节引入智能车的方向和速度控制，明显地改善了系统的动态性能，但对于误差
干扰突变也特别敏感，对系统的稳定性有一定的不良影响。为了克服上述缺点，本文在
PID 算法中加入了一阶惯性环节[3] ，不完全微分 PID 算法结构如图 1 所示。
图 1 不完全微分 PID 算法机构图
将一阶惯性环节直接加到微分环节上，可得到系统的传递函数为：
（1）
将（1）式的微分项推导并整理，得到方程如下：
（2）
式中， ，由系统的时间常数 和一阶惯性环节时间常数 决定的一个常数。
为了编程方便，可以将 2-2 式写成如下形式：
（3）
式中， 。
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