C语言 如何改进 Nios 2 的临时巡航控制系统

Question

我在Nios 2中为学校作业编写了一个临时巡航控制系统。我用github对它进行了版本控制。我们希望巡航控制在速度>= 25 m/s时最多相差2 m/s。我能做的最新改进是检查条件下的速度，这确实改善了控制。在我尝试之前，我无法证明更改会产生效果，因此这是一种临时的试错方法，不太好。现在，如果激活，巡航控制实际上可将sped保持在2 m/s以内。既然我设法改进了一次，还能做些什么？我可以使用控制理论中的东西来模仿行为吗？

/*
 * The task 'ControlTask' is the main task of the application. It reacts
 * on sensors and generates responses.
 */
void ControlTask(void* pdata)
{
    INT8U err;
    INT8U throttle = 40; /* Value between 0 and 80, which is interpreted as between 0.0V and 8.0V */
    void* msg;
    INT16S* current_velocity;
    int btn_reg;
    INT16S* current_output;
    printf("Control Task created!n");
    while (1)
    {
        OSSemPend(aSemaphore, 1, &err); // Trying to access the key
        msg = OSMboxPend(Mbox_Velocity, 0, &err);
        current_velocity = (INT16S*) msg;
        printf("Control Task!n");
        ButtonIO(current_velocity, throttle);
        btn_reg = IORD_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(DE2_PIO_KEYS4_BASE);
        printf("btn_reg %dn", btn_reg);
        if (btn_reg == 7) {
            ++throttle;
        } else if (cruise_control_increase_velocity == 1) {
            printf("increase velocity n");
            if (*current_velocity <= cruise_velocity) {
                throttle = throttle + 15;
            }

            cruise_control_increase_velocity = 0;
        }
        else if (btn_reg == 11) {
            if (throttle > 0) {
                --throttle;
            }
        } else if (cruise_control_decrease_velocity == 1) {
            printf("decrease_velocity n");
            if (throttle >= 15 && current_velocity >= cruise_velocity) {
                throttle = throttle -15;
            }
            cruise_control_decrease_velocity = 0;
        }
        if (btn_reg== 13) {
            printf("do cruise controln" );
            cruise_velocity = *current_velocity;
        }
        Button1IO(current_velocity);
        SwitchIO(current_velocity, getGlobalPosition());
        err = OSMboxPost(Mbox_Throttle, (void *) &throttle);
    }
}

Answer 1

• 将控制任务与 I/O 明确分离。 它们具有不同的实时要求，在同一任务循环中执行两者可能不利于控制稳定性;虽然对于像机动车辆这样的响应缓慢的系统，它可能并不重要，但将这些活动分开仍然具有良好的设计意义。

• 使用经典的PID控制回路，其中误差输入是实际速度-目标速度，输出是油门位置。 I（积分）增益确保足够的油门在稳态条件下保持速度，P（比例）增益控制加速度的激进性。而D（导数）增益抑制响应，以最小化过冲/下冲，并改善对山丘等突然变化的响应。 对于具有大量滞后的非对称非线性系统，调整控制环路可能并不简单，您需要避免系数过于激进。然而，过度阻尼的响应可能有利于乘客的舒适度和油耗。 I项可能应该受到限制，以防止"上链"，例如，如果无法密切跟踪目标速度，则可能导致在登顶陡峭山坡时突然加速。

• 避免全局变量。 从外部发布到此站点的代码按 24 个全局变量的顺序排列。