飛思卡爾智能車制作

飛思卡爾智能車制作全過(guò)程---舵機(jī)篇智能車的制作中,看經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō),舵機(jī)的控制是個(gè)關(guān)鍵.相比驅(qū)動(dòng)電機(jī)的調(diào)速,舵機(jī)的控制對(duì)于智能車的整體速度來(lái)說(shuō)要重要的多.PID算法是個(gè)經(jīng)典的算法,一定要將舵機(jī)的PID調(diào)好,這樣來(lái)說(shuō)即使不進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電機(jī)的調(diào)速（勻速）,也能跑出一個(gè)很好的成績(jī).機(jī)械方面:從我們的測(cè)試上來(lái)看,舵機(jī)的力矩比較大,完全足以驅(qū)動(dòng)前輪的轉(zhuǎn)向.因此舵機(jī)的相應(yīng)速度就成了關(guān)鍵.怎么增加舵機(jī)的響應(yīng)速度呢?更改舵機(jī)的電路?不行,組委會(huì)不允許.一個(gè)非常有效的辦法是更改舵機(jī)連接件的長(zhǎng)度.我們來(lái)看看示意圖:連接件從上圖我們能看到,當(dāng)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),左右輪子就發(fā)生偏轉(zhuǎn).很明顯,連接件長(zhǎng)度增加,就會(huì)使舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)更小的轉(zhuǎn)角而達(dá)到同樣的效果.舵機(jī)的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度需要一定的時(shí)間.不如說(shuō)（只是比喻,沒(méi)有數(shù)據(jù)）,舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)10度需要2ms,那么要使輪子轉(zhuǎn)動(dòng)同樣的角度,增長(zhǎng)連接件后就只需要轉(zhuǎn)動(dòng)5度，那么時(shí)間是1ms,就能反應(yīng)更快了.據(jù)經(jīng)驗(yàn),這個(gè)舵機(jī)的連接件還有必要修改.大約增長(zhǎng)0.5倍~2倍.在今年中,有人使用了兩個(gè)舵機(jī)分別控制兩個(gè)輪子.想法很好.但今年不允許使用了.

接下來(lái)就是軟件上面的問(wèn)題了.這里的軟件問(wèn)題不單單是軟件上的問(wèn)題,因?yàn)槲覀円獱可娴絺鞲衅鞯牟季謫?wèn)題.其實(shí),沒(méi)有人說(shuō)自己的傳感器布局是最好的,但是肯定有最適合你的算法的.比如說(shuō),常規(guī)的傳感器布局是如下圖:這里好像說(shuō)到了傳感器,我們只是略微的一提.上圖只是個(gè)示意圖,意思就是在中心的地方傳感器比較的密集,在兩邊的地方傳感器比較的稀疏.這樣做是有好處的,大家看車輛在行駛到轉(zhuǎn)彎處的情況:相信看到這里，大家應(yīng)該是一目了然了，在轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，車是偏離跑道的，所以兩邊比較稀疏還是比較科學(xué)的，關(guān)于這個(gè)，我們將在傳感器中在仔細(xì)討論。在說(shuō)到接下來(lái)的舵機(jī)的控制問(wèn)題，方法比較的多，有人是根據(jù)傳感器的狀態(tài),運(yùn)用查表法差出舵機(jī)應(yīng)該的轉(zhuǎn)角,這個(gè)做法簡(jiǎn)單,而且具有較好的濾波"效果",能夠?qū)㈠e(cuò)誤的傳感器狀態(tài)濾掉;還有人根據(jù)計(jì)算出來(lái)的傳感器的中心點(diǎn)（比如第四個(gè)和第五個(gè)傳感器檢測(cè)到黑線,中心點(diǎn)就是4.5）,計(jì)算出舵機(jī)需要的轉(zhuǎn)角,這個(gè)做法也比較的簡(jiǎn)單,但是必須有一個(gè)濾波的過(guò)程,必須要濾掉錯(cuò)誤的傳感器狀態(tài).比如說(shuō):現(xiàn)在傳感器第四個(gè),第五個(gè)和第11個(gè)檢測(cè)到了黑線,顯然第11個(gè)應(yīng)該是個(gè)傳感器檢測(cè)錯(cuò)誤.應(yīng)該把它濾掉.關(guān)于這個(gè)如何濾波,我們待會(huì)在后面將進(jìn)行討論?還有人的做法就是采用PID算法，這個(gè)方法比較的好，其實(shí)也不是很難，就是PID參數(shù)整定的時(shí)候有些麻煩.大家可以自己選擇喜歡的方法.關(guān)于濾波，有些許的方法:平均值排序法.這個(gè)方法大家肯定一聽(tīng)就知道是怎么回事.就是不急于執(zhí)行，先多次檢測(cè)被測(cè)傳感器，累加，求平均值.這個(gè)方法不錯(cuò)，特別在單片機(jī)中.比如:你如果連續(xù)采集8次，累加，最后你只要右移三位（value二value>>3;）就是value二value/8的結(jié)果.畢竟，在單片機(jī)中，右移比除法要快嘛.中間值算法.這個(gè)算法也簡(jiǎn)單，顧名思義，就是取不大不小的中間的值.這個(gè)算法就需要把幾次采集的值排序，然后使用中間的那個(gè)值.遞推濾波.這個(gè)濾波方法比較的受認(rèn)可，但是執(zhí)行起來(lái)也有風(fēng)險(xiǎn)所在.先說(shuō)這個(gè)算法，就是根據(jù)當(dāng)前值（傳感器的中心點(diǎn)所在值），推算接下來(lái)的傳感器中心點(diǎn)的量，如果發(fā)現(xiàn)前后變化劇烈，就視為干擾因素，忽略.這個(gè)算法看起來(lái)比較的好.但是風(fēng)險(xiǎn)就在于:如果出現(xiàn)了錯(cuò)誤，并且錯(cuò)誤的中心點(diǎn)成為的當(dāng)前值，那么以錯(cuò)誤的中心點(diǎn)為基準(zhǔn)，正確的中心點(diǎn)就成了干擾.這樣就會(huì)出現(xiàn)極端情況.為了避免這個(gè)情況，我們應(yīng)該有一個(gè)檢查的模塊，檢查當(dāng)前的中心點(diǎn)是否有效.這個(gè)檢查，我們也許可以結(jié)合前面兩種方法，在一定時(shí)間對(duì)中心點(diǎn)的有效性進(jìn)行檢查.限幅濾波.這個(gè)在舵機(jī)的控制中，特別是使用計(jì)算的方法獲得PWM信號(hào)占