七面鳥隊技術(shù)報告(節(jié)選)
超聲波放置位置
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/139292.htm超聲波置于前瞻上,其與車身的連接需要有較好的剛度,這樣才能保證與陀螺儀采集到的信息同步,以避免直立控制自激。如圖2所示。
軟件開發(fā)
1. 車模直立控制算法
直立控制采用了PD算法。我們使用超聲波模塊來獲取當(dāng)前前瞻距離地面的高度,進(jìn)而得到車模偏離平衡位置的傾角,我們設(shè)定一個車模平衡時刻的車模前瞻距離地面的高度,記作變量Degree Distance MID,當(dāng)車模偏離這個平衡位置時,根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)與平衡位置狀態(tài)的偏差量(Degree Distance MID-Degree Distance) 給電機(jī)合適的PWM值,給小車一定的加速度來控制小車的平衡?,F(xiàn)在我們來敘述我們使用超聲波模塊而不適用加速度計的原因,如果使用加速度計融合陀螺儀,陀螺儀存在微小的溫漂,但是隨著積分運(yùn)算,誤差會被放大,甚至達(dá)到飽和,必須要用加速度計矯正,這樣的積分運(yùn)算在一定程度上會有滯后性,而使用超聲波融合陀螺儀控制直立,超聲波返回值可以直接作為偏離角,陀螺儀只需要用作計算差分控制量,并沒有積分運(yùn)算,在不是很長的時間內(nèi),陀螺儀微小的漂移量可以忽略。
直立控制算法流程如下:
1. 獲得前瞻距離地面高度,記作Degree Distance MID;
2. 計算與平衡位置的偏差值,Degree Distance MID - Degree Distance;
3. 獲取水平陀螺儀測得的車模直立方向轉(zhuǎn)動的角速度,gyro – gyroMID;
4. 計算直立控制電機(jī)的控制量,Control Speed =
STAND P * ( Degree Distance-Degree Distance MID ) - STAND D * ( gyro -gyroMID ) ;
5. 將直立控制量分別加入左右輪電機(jī)的PWM。
2. 車模速度控制算法
速度控制采用了PI算法,我們沒有將速度控制量直接加到電機(jī)的PWM中,在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),若采用直接加PWM的控制方案,直立控制太強(qiáng),則會導(dǎo)致加速太慢,速度控制太強(qiáng),則會導(dǎo)致車模運(yùn)行不穩(wěn)定,直立方向容易引起震蕩。因此我們直接將速度控制量乘上一個比例系數(shù)后直接疊加到平衡位置的狀態(tài)量Degree Distance MID中,以此作為目標(biāo)傾角,記作test MID,這樣的方案能夠協(xié)調(diào)平衡與加速的問題。
3. 車模轉(zhuǎn)彎控制算法
由于時間所限,以及直立車模受車模前瞻電感數(shù)量的影響較大,加之先前曾經(jīng)嘗試過的根據(jù)計算賽道導(dǎo)線斜率的算法并不理想,我們最終僅僅使用了前面三個縱向排布的電感,利用PD算法。假設(shè)三個電感從左至右分別為DCL,DCM,DCR,用位置式(DCL-DCR)/(DCL+DCR),中間電感DCM 的作用是判斷車模偏離賽道中心的程度,來對轉(zhuǎn)彎的進(jìn)行分段P控制,當(dāng)車模偏離賽道中心較近時,給一個較小的P,當(dāng)偏離賽道中心較遠(yuǎn)的時候給一個較大的P,這樣車模在偏離賽道中心較近的時候能夠運(yùn)行得比較平滑,當(dāng)車模偏離賽道中心線較遠(yuǎn)的時候能夠及時回到賽道中心。
參考文獻(xiàn)
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