第5章 系统调试
图5-2 车速由小变大
由图5-2可看出，当智能车的给定速度不变时，智能车的实际速度在给定速度值附近上下小范围的波动，即可看做实际速度近似等于给定速度，此时系统稳定。当给定速度发生跳变时，车速由小变大，则控制电机的PWM波占空比也发生向上的脉冲式跳变，这会使得实际车速能够在短时间内跟上给定速度，并且实际速度在短时间内会有很大的超调。实际速度的调节时间较短，控制系统能很快回到稳定状态。
图5-3 车速由大变小
由图5-3可看出，当智能车车速由大变小时，控制电机的PWM波占空比也发生向上的脉冲式跳变，这会使得实际车速能够在短时间内迅速变小，并且实际速度的超调量较小。实际速度的调节时间较短，控制系统能很快回到稳定状态。
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第5章 系统调试
5.2 单纯PID控制性能分析
在分析带限幅速度控制、刹车控制与PID控制算法相结合的整体速度算法调试之后，为了确定使智能车运行更平稳快速，去掉带限幅速度控制和刹车控制函数之后，利用上位机专门分析单纯的PID控制算法中各个参数对速度的影响。最终试验得到最合适的PID参数，使得智能车能以1.8m/s的速度在赛道上平稳行驶。
1、在Ki、Kd，值不变的情况下，改变KP的大小。
比例控制实质上是一个具有可调增益的放大器，加大控制器增益KP可以减小系统稳态误差，KP的值会影响系统的响应速度和系统的相对稳定性，KP的值过大可能造成闭环系统不稳定。
（1）KP=0.45，Ki=0.65，Kd =0.015
KP的值较小时，系统的响应速度很慢，超调量较小，稳态误差较小。
图5-4 KP较小时速度变化曲线
（2）KP=0.95，Ki=0.65，Kd =0.015
KP的值适中时，系统的响应速度较快，超调量较小，稳态误差较小，能满足系统要求。
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第5章 系统调试
图5-5 KP适中时速度变化曲线
（3）KP=2.35，Ki=0.65，Kd =0.015
KP的值较大时，系统具有很快的响应速度，但超调量大，稳态误差较小，但容易产生震荡，使系统不稳定。
图5-6 KP较大时速度变化曲线
2、在KP、Kd，值不变的情况下，改变Ki的大小。
积分控制可以提高系统型别，能提高系统的稳态性能，但会使信号产生90°的相角滞后。积分作用能消除系统的稳态误差，但Ki过大时会使得系统超调量变大，甚至出现震荡。
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第5章 系统调试
（1）Ki=0.1，KP=0.95，Kd =0.015
Ki较小时，系统的响应速度很慢，超调量很小，消除稳态误差的能力较弱。
图5-7 Ki较小时速度变化曲线
（2）Ki=1.1，KP=0.95，Kd =0.015
Ki较大时，系统的响应速度明显变快，超调量很大，消除稳态误差的能力较强。
图5-8 Ki较大时速度变化曲线
3、在KP、Ki值不变的情况下，改变Kd的大小。
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