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暑假參加了第十三屆全國(guó)大學(xué)生“恩智浦”杯智能車(chē)競(jìng)賽。由于我們是第一屆雙車(chē)對(duì)抗，沒(méi)有任何前人的經(jīng)驗(yàn)，在比賽的過(guò)程中遇到了很多問(wèn)題，繞了很多路，甚至有的問(wèn)題是在比賽現(xiàn)場(chǎng)在想到解決方案，更改已經(jīng)來(lái)不及，留下了一些遺憾。

??? 我們的比賽分為兩個(gè)部分，硬件和軟件。硬件部分包括，賽車(chē)的車(chē)模，賽車(chē)要用到的核心板，賽車(chē)要用到的傳感器，以及PCB板電池在車(chē)上位置即機(jī)械結(jié)構(gòu)。我和另一個(gè)隊(duì)友負(fù)責(zé)軟件部分。

?? 軟件和硬件分開(kāi)調(diào)試，但在調(diào)試之前應(yīng)該想好要使用的傳感器，雙車(chē)追逐，建議使用攝像頭，和車(chē)尾加上測(cè)距的鴛鴦模塊或者其他模塊（我們就沒(méi)有加這個(gè)模塊導(dǎo)致無(wú)法精確確定雙車(chē)，車(chē)身是否錯(cuò)開(kāi)）。在確定所有的硬件之后，就要設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)，電池、pcb、以及攝像頭的位置（嚴(yán)格按照比賽要求設(shè)置）。這些的設(shè)計(jì)要考慮到，賽車(chē)的重心，賽車(chē)防撞，反光等問(wèn)題。結(jié)構(gòu)將影響賽車(chē)跑起來(lái)的穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)彎性能和剎車(chē)性能（重心影響特別嚴(yán)重，建議中心放低靠前一點(diǎn)點(diǎn)），在設(shè)計(jì)機(jī)械機(jī)構(gòu)的同時(shí)也要利用上一屆的賽車(chē)進(jìn)行軟件調(diào)試。

??? 軟件調(diào)試一般有兩個(gè)同學(xué)完成，一個(gè)做圖像處理，一個(gè)做舵機(jī)、電機(jī)PID、即雙車(chē)通信的處理。

??? 兩個(gè)同學(xué)都應(yīng)該測(cè)試小車(chē)用到的傳感器，測(cè)試24L01通信、藍(lán)牙、攝像頭、電機(jī) 、舵機(jī)、編碼器、oled顯示、這些硬件一定要提前測(cè)試，后面再發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行修改會(huì)增加時(shí)間成本，修改起來(lái)也比較麻煩。

??? 當(dāng)準(zhǔn)備工作做好之后就可以進(jìn)行賽車(chē)調(diào)試了，在我主要負(fù)責(zé)，通信、舵機(jī)、電機(jī)的調(diào)試。

??? 采用迷你編碼器采集脈沖數(shù)（不推薦使用迷你編碼器，采集的脈沖數(shù)變化范圍比歐姆龍的大很多，建議采用歐姆龍的編碼器），由于使用k60單片機(jī)，發(fā)現(xiàn)k60的脈沖采集通道只有一個(gè)，無(wú)法同時(shí)采集雙脈沖信號(hào)。但幸好我們的迷你編碼器兼容正交解碼，所以分析我們有兩種方案可以選擇。

??? 第一種方案，采用分時(shí)方案，每隔10m采集一次脈沖，先采集左輪脈沖，再采集右輪脈沖，采集一次控制一次電機(jī)，即時(shí)間間隔10ms采集一次脈沖，20ms控制一次電機(jī)，經(jīng)過(guò)測(cè)試在宏觀運(yùn)行上該方案完全能讓小車(chē)穩(wěn)定高速運(yùn)行，以及PID參數(shù)很容易調(diào)節(jié)。

??? 第二種方案，采用正交解碼的方式，獲取脈沖數(shù)，經(jīng)PID參數(shù)整定比較麻煩，難以找到合適的PID，在宏觀上的運(yùn)行也不是很理想。綜上兩種方案最后采用第一種方案。

濾波方案，沒(méi)有對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行特殊濾波，根據(jù)實(shí)際測(cè)試，編碼器的誤差對(duì)賽車(chē)的宏觀速度沒(méi)有多少影響，所以沒(méi)有對(duì)輸入脈沖進(jìn)行特殊濾波，但需要進(jìn)行限幅濾波考慮到會(huì)有個(gè)別失真的脈沖。

??? 電機(jī)PID控制，增量式對(duì)速度有較好的控制，所以電機(jī)采用增量式PID的控制方式并且使用PI控制，。在增量式中加入了積分分離（賽車(chē)在調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)了超調(diào)分析原因是啟動(dòng)過(guò)程中因?yàn)榉e分作用產(chǎn)生超調(diào)，因此加入積分分離，這個(gè)問(wèn)題解決）、限幅、以及誤差分離（根據(jù)實(shí)際現(xiàn)象添加，賽車(chē)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)賽車(chē)無(wú)法進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，經(jīng)過(guò)多次測(cè)試以及分析算法，分析原因是賽車(chē)上次誤差與本次誤差相同，導(dǎo)致，比例部分失去作用，又因?yàn)榉e分作用比較弱，或者積分被分離出去沒(méi)有作用，導(dǎo)致速度無(wú)法到達(dá)穩(wěn)態(tài)，形成有差系統(tǒng)，類似于純比例系統(tǒng)，在引入誤差分離后解決該問(wèn)題）。速度PID的調(diào)試采用經(jīng)驗(yàn)法，先調(diào)節(jié)P觀察賽車(chē)的速度波形變化，能夠快速達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，加入積分環(huán)節(jié)。

??? 差速方案，為了讓賽車(chē)快速過(guò)彎，讓賽車(chē)進(jìn)行根據(jù)舵機(jī)的反饋值進(jìn)行差速，分析差速方案兩種，方案一采用一個(gè)PID進(jìn)行差速，類似于軟件實(shí)現(xiàn)差速器的功能，取兩輪速度的平均值進(jìn)行PID控制后，與舵機(jī)的反饋值進(jìn)行差速。沒(méi)有測(cè)試該方案，但通過(guò)觀察其他隊(duì)采用該方案的同學(xué)發(fā)現(xiàn)實(shí)際運(yùn)行效果并沒(méi)有方案二號(hào)好。

??? 方案二采用，分別差速的方式，即左輪、右輪在PID計(jì)算后分別與舵機(jī)反饋值進(jìn)行差速，觀察該方案差速效果明顯，小車(chē)過(guò)彎能力有明顯提升尤其是提升小車(chē)通過(guò)急彎的能力。最后采用方案二。

??? 剎車(chē)減速方案，剎車(chē)減速采用點(diǎn)剎的控制方式，即不停地檢查當(dāng)前速度（沒(méi)20ms檢測(cè)一次），與期望速度的大小，當(dāng)前速度如果大于期望速度，開(kāi)啟剎車(chē)系統(tǒng)剎車(chē)，當(dāng)檢測(cè)到當(dāng)前的速度小于實(shí)際速度時(shí)，關(guān)閉剎車(chē)系統(tǒng)，當(dāng)檢測(cè)到賽道速變化時(shí)，即需要檢測(cè)剎車(chē)時(shí)在開(kāi)啟剎車(chē)系統(tǒng)。該方案經(jīng)實(shí)際測(cè)試，剎車(chē)效果明顯，剎車(chē)距離短，即使高速也能較快的進(jìn)行減速剎車(chē)。

?????? 舵機(jī)PID控制，因舵機(jī)控制需要知道上次的值故采用位置式pid，根據(jù)圖像得到的中性線誤差控制舵機(jī)，采用PD控制。

?????? 舵機(jī)與電機(jī)PID控制采用分段控制，不同的賽道元素采用不同的PID,以及速度，主要分為兩段，直道和彎道，包括差速剎車(chē)測(cè)也是在直道彎道切換時(shí)開(kāi)啟。通過(guò)這樣的方式是，舵機(jī)PID，電機(jī)PID，剎車(chē)控制，差速控制有效的結(jié)合在一起使賽車(chē)能夠穩(wěn)定快速的運(yùn)行。

?????? 通信方案，雙車(chē)通信采用24L01通信，經(jīng)過(guò)分析兩車(chē)在賽道上的通信為鏡像關(guān)系。因此兩車(chē)采用相同的通信協(xié)議，而在通信過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)許多邏輯問(wèn)題，需要長(zhǎng)時(shí)間調(diào)試解決，因此通信建議使用一到兩周的時(shí)間進(jìn)行調(diào)試。

?????? 競(jìng)賽遺留問(wèn)題：

1，只有攝像頭模塊，無(wú)法確定賽車(chē)是否完全錯(cuò)開(kāi)。

2，通信會(huì)出現(xiàn)延時(shí)問(wèn)題。

3，一個(gè)車(chē)停車(chē)后可能會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)車(chē)停止不動(dòng)

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的“恩智浦”杯智能车竞赛总结的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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