如何改进 Nios 2 的临时巡航控制系统？

Question

我用 Nios 2 写了一个 ad hoc cruise control system 用于学校作业。我用 github 对其进行了版本控制。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确实改善控制的条件下的速度。在尝试更改之前我无法证明更改会产生影响，因此这是一种不太好的临时试错方法。现在，巡航控制系统在激活时实际上将速度保持在 2 m/s 以内。改进了一次还能做什么？我可以使用控制理论中的某些东西来改进行为吗？

/*
 * 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 %d\n", 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 control\n" );
            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明确分开。它们有不同的实时要求，在同一个任务循环中执行两者可能不利于控制稳定性；尽管对于机动车辆等响应缓慢的系统，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 error 输入为 实际速度 - 目标速度，输出为节气门位置。 I（积分）增益确保足够的油门以在稳态条件下保持速度，P（比例）增益控制加速的积极性。而 D（导数）增益阻尼响应以最小化 overshoot/undershoot，并提高对突然变化（例如山丘）的响应。对于具有大量滞后的非对称非线性系统，调整控制回路可能并不简单，您需要避免对系数过于激进。然而，过阻尼响应可能有利于乘客的舒适度和燃料消耗。 I 项可能应该被限制以防止 "wind-up"，例如，如果无法密切跟踪目标速度，这可能会导致在爬上陡峭的山坡时突然加速。
Avoid global variables。代码按24个全局变量的顺序发布到本站外部。

如何改进 Nios 2 的临时巡航控制系统？

How can I improve my ad hoc cruise control system for Nios 2?

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