舵機(jī)控制 - 工程師電子制作故事：光電尋跡智能車DIY設(shè)計(jì)

　　3.3 舵機(jī)控制

　　小車在賽道上：Car_State為-13到13間的整數(shù)，由于光電管數(shù)量少，造成傳感器返回值離散度過大，不適合進(jìn)行回控，故應(yīng)加快采樣速率，進(jìn)行過采樣，再進(jìn)行一階迭代濾波：

　　PVal=（（Car_State×1 000）+（Pvalx10））/11;

　　小車行使5 ms后位置的偏差進(jìn)行迭代濾波：

　　Err=（（PVal-PVal1）+（Errx10））/11;//兩次位置偏差

　　P_Offset=Err/P_err; //負(fù)值左偏 正值右偏

　　if（P_Offset《-5）P_Offset=-5; //左偏最大偏離為-5個(gè)單位

　　if（P_Offset》5）P_Offset=5; //右偏最大偏離為5個(gè)單位

　　將Err進(jìn)行采樣劃分得到P_Offset變量，P_Offset取值為-5到5的整數(shù)，負(fù)數(shù)表示向左偏，正數(shù)表示向右偏，絕對(duì)值越大代表偏轉(zhuǎn)角度越大；采樣分辨率為可調(diào)參數(shù)P_err，P_err偏大時(shí)，小車反應(yīng)會(huì)較為遲鈍，P_err偏小時(shí)，小車反應(yīng)會(huì)較為靈敏，容易出現(xiàn)很小偏差就會(huì)引起小車較大的轉(zhuǎn)向。

　　按照小車當(dāng)前的位置以及P_Offset組織數(shù)據(jù)表Angle_Table［］，該表共有27行11列，第n行m列元素j，表示小車位置Car_State為n-13偏差P_Offset為m-5時(shí)，j的值在-10到10之間，負(fù)值代表向左轉(zhuǎn)，正值代表向右轉(zhuǎn)，小車舵機(jī)應(yīng)打的角度為jxAngle_C，可調(diào)參數(shù)Angle_C可以根據(jù)賽道狀況舵機(jī)反應(yīng)靈敏度等調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)在調(diào)試程序中完成，其值愈大，同等情況下轉(zhuǎn)角越大。

　　舵機(jī)的控制就是通過查數(shù)據(jù)表Angle_Table來實(shí)現(xiàn)，而不是通過公式求解，這種方法比較適用于8位單片機(jī)，通過檢索表可以達(dá)到運(yùn)算所達(dá)不到的系統(tǒng)速度。

　　小車在交叉線時(shí)Car_State=20不更改舵機(jī)的控制；當(dāng)小車的傳感器打不到黑點(diǎn)，即將跑出賽道活著已經(jīng)打到賽道外時(shí)Car_State=30或40，此時(shí)按照小車轉(zhuǎn)的方向，將舵機(jī)設(shè)置為最大轉(zhuǎn)角，以達(dá)到盡快找到賽道黑線的目的。

　　舵機(jī)的輸出PWM采用5 ms周期，與小車傳感器采樣的頻率一致。

　　4 試驗(yàn)結(jié)果及總結(jié)

　　通過上述方法，小車取得了比較好的試驗(yàn)結(jié)果，在最小曲率半徑不小于50 cm的賽道上，小車可以取得每秒2 m以上的速度。其速度比采用16位單片機(jī)的系統(tǒng)沒有很大差異。要特別注意的是，運(yùn)算時(shí)采用不同數(shù)據(jù)類型的變量將會(huì)帶來不同的效果，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，如果可以使用字節(jié)存儲(chǔ)類型的變量作雙字節(jié)變量存儲(chǔ)，將會(huì)嚴(yán)重影響小車的運(yùn)行情況，這是由單片機(jī)編譯環(huán)境進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算引起的，應(yīng)當(dāng)盡量避免不恰當(dāng)?shù)淖兞慷x及算數(shù)運(yùn)算。

　　相較于當(dāng)前流行的16位單片機(jī)控制的雙舵機(jī)智能車，該系統(tǒng)在硬件上成本較低，而軟件也根據(jù)8位單片機(jī)的特點(diǎn)，避開了較為復(fù)雜的運(yùn)算，采用了查表的方式，只在小車位置及偏差運(yùn)算以及速度P算法中涉及了少量的數(shù)學(xué)運(yùn)算，以此達(dá)到系統(tǒng)的快速響應(yīng)。