飛思卡爾智能車制作

飛思卡爾智能車制作全過程---舵機(jī)篇智能車的制作中,看經(jīng)驗(yàn)來說,舵機(jī)的控制是個關(guān)鍵.相比驅(qū)動電機(jī)的調(diào)速,舵機(jī)的控制對于智能車的整體速度來說要重要的多.PID算法是個經(jīng)典的算法,一定要將舵機(jī)的PID調(diào)好,這樣來說即使不進(jìn)行驅(qū)動電機(jī)的調(diào)速（勻速）,也能跑出一個很好的成績.機(jī)械方面:從我們的測試上來看,舵機(jī)的力矩比較大,完全足以驅(qū)動前輪的轉(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,組委會不允許.一個非常有效的辦法是更改舵機(jī)連接件的長度.我們來看看示意圖:連接件從上圖我們能看到,當(dāng)舵機(jī)轉(zhuǎn)動時,左右輪子就發(fā)生偏轉(zhuǎn).很明顯,連接件長度增加,就會使舵機(jī)轉(zhuǎn)動更小的轉(zhuǎn)角而達(dá)到同樣的效果.舵機(jī)的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)動一定的角度需要一定的時間.不如說（只是比喻,沒有數(shù)據(jù)）,舵機(jī)轉(zhuǎn)動10度需要2ms,那么要使輪子轉(zhuǎn)動同樣的角度,增長連接件后就只需要轉(zhuǎn)動5度，那么時間是1ms,就能反應(yīng)更快了.據(jù)經(jīng)驗(yàn),這個舵機(jī)的連接件還有必要修改.大約增長0.5倍~2倍.在今年中,有人使用了兩個舵機(jī)分別控制兩個輪子.想法很好.但今年不允許使用了.

接下來就是軟件上面的問題了.這里的軟件問題不單單是軟件上的問題,因?yàn)槲覀円獱可娴絺鞲衅鞯牟季謫栴}.其實(shí),沒有人說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,常規(guī)的傳感器布局是如下圖:這里好像說到了傳感器,我們只是略微的一提.上圖只是個示意圖,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，我們將在傳感器中在仔細(xì)討論。在說到接下來的舵機(jī)的控制問題，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,這個做法簡單,而且具有較好的濾波"效果",能夠?qū)㈠e誤的傳感器狀態(tài)濾掉;還有人根據(jù)計算出來的傳感器的中心點(diǎn)（比如第四個和第五個傳感器檢測到黑線,中心點(diǎn)就是4.5）,計算出舵機(jī)需要的轉(zhuǎn)角,這個做法也比較的簡單,但是必須有一個濾波的過程,必須要濾掉錯誤的傳感器狀態(tài).比如說:現(xiàn)在傳感器第四個,第五個和第11個檢測到了黑線,顯然第11個應(yīng)該是個傳感器檢測錯誤.應(yīng)該把它濾掉.關(guān)于這個如何濾波,我們待會在后面將進(jìn)行討論?還有人的做法就是采用PID算法，這個方法比較的好，其實(shí)也不是很難，就是PID參數(shù)整定的時候有些麻煩.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.這個方法大家肯定一聽就知道是怎么回事.就是不急于執(zhí)行，先多次檢測被測傳感器，累加，求平均值.這個方法不錯，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.這個算法也簡單，顧名思義，就是取不大不小的中間的值.這個算法就需要把幾次采集的值排序，然后使用中間的那個值.遞推濾波.這個濾波方法比較的受認(rèn)可，但是執(zhí)行起來也有風(fēng)險所在.先說這個算法，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.這個算法看起來比較的好.但是風(fēng)險就在于:如果出現(xiàn)了錯誤，并且錯誤的中心點(diǎn)成為的當(dāng)前值，那么以錯誤的中心點(diǎn)為基準(zhǔn)，正確的中心點(diǎn)就成了干擾.這樣就會出現(xiàn)極端情況.為了避免這個情況，我們應(yīng)該有一個檢查的模塊，檢查當(dāng)前的中心點(diǎn)是否有效.這個檢查，我們也許可以結(jié)合前面兩種方法，在一定時間對中心點(diǎn)的有效性進(jìn)行檢查.限幅濾波.這個在舵機(jī)的控制中，特別是使用計算的方法獲得PWM信號占