弯道策略(飞思卡尔)`.docxVIP

(第二届 中南民族)10.3 整体策略分析在确定的赛道上，对于机械确定的车辆，总有一个理论的最高速度。能否接近这个速度就取决于控制策略的好坏。采用直线高速弯道低速还是直线、弯道都采用中速，在不同的赛道上可能各有优点。与其采用一个适应各种赛道的控制策略不如使用拨码开关，根据现场不同的情况来人为调节不同的策略。10.1 急弯急弯在这里指半径65cm以下，圆弧超过90度的弯道。急弯是限制智能车速度的主要因素。急弯处，摄像头将会发现车身与赛道之间的偏差，这种偏差的发现有一个过程，总是先看到较小的偏差，而后看到较大的偏差。在看到较小偏差时（图中状态1）采用低速，大幅度偏差（图中状态2）时采用中速。在直线上采用高速。这种速度分配比直线高速，小偏差中速，大偏差低速有更好的急弯通过性能（急弯通过性能指按照规则能够顺利通过弯道的最快速度。速度越快，通过性越好）。10.2 小蛇形弯小蛇形弯指圆弧切点与中心线之间的距离小于8cm的弯道。如下图所示。目的是在小蛇形弯道直线通过。采用区间加权平均的办法处理蛇形弯。区间指只有偏差在设定的范围以内才作加权平均处理。使用九行数据作加权平均。实际加权平均的效果由于摄像头可视范围的限制，并不是很明显。能够直线行驶快速通过蛇形弯道是因为，在区间范围以内将伺服电机的转动角度给的很小。 在实际的测试中，对于偏差大于10cm的蛇形弯就不会当作直线来处理了。（第三届 武汉科技 首安）4.2 转角的控制对于舵机的控制，我们采用开环控制，由于舵机的控制精度高，一个PWM占空比对应一个角度，因此开环控制的效果较好。我们采用的是PD控制，因为这样可以让舵机的控制速度更快，输入黑线位置和黑线位置的变化率，通过分段比例控制输出相应的PWM值。因为小车处于弯道和直道的转向模型不同，统一的比例带过大会导致小车振荡，过小导致最大控制量偏小，小车转向不足，过弯时冲出赛道。使用分段比例控制既方便又可以解决以上两种问题。 当小车处于直道时，最中间的光电管检测到信号，当处于不同曲率的弯道时，上排两侧不同的光电管将检测到信号。所以，根据上排光电管检测到的不同信号，可以判断出小车所处的位置。然后，根据小车的位置再相应的调整舵机。调整舵机的原则是：小车处于直道，则摆正舵机。小车处于弯道的曲率越大，则将舵机的转角摆的越大。除此之外，小车还会遇到黑色交叉线的特殊情况，对此，本系统将保持原有的小车方向与速度，使小车不受交叉线的干扰。如果小车转过的弯过大，则可能使上排光电管全部偏离黑色轨迹，从而没有一个光电管检测到黑线，这时本系统将会把舵机转至最大角，让小车急转驶回黑线，同时，将速度降至最低，防止小车冲出轨迹。（PPT教程里的）6.3.4 控制策略及控制算法为保证小车一直沿着黑色引导线快速行驶，系统主要的控制对象是小车的转向和车速。即应使小车在直道上以最快的速度行驶。在进入弯道的过程中尽快减速，且转向要适合弯道的曲率，确保小车平滑地转弯，并在弯道中保持恒速。从弯道进入直道时，小车的舵机要转至中间，速度应该立即得到提升，直至以最大的速度行进。为实现上述控制思想，可以采用不同的控制方法来控制小车的转角和速度。 转角的控制为了使舵机迅速地转至期望的角度，先通过前排发射接收光电管检测黑线，当小车处于直道时，最中间的光电管检测到信号，当处于不同曲率的弯道时，前排两侧不同的光电管将检测到信号。所以，根据前排光电管检测到的不同信号，可以判断出小车所处的位置。然后，根据小车的位置再对调整舵机进行相应的调整。 调整舵机的原则是：小车处于直道时，摆正舵机。小车处于弯道的曲率越大，则舵机转角越大。除此之外，小车还会遇到黑色交叉线的特殊情况，对此，本系统将保持小车原有的方向与速度，使小车不受交叉线的干扰。如果小车转过的弯过大，则可能使前排光电管全部偏离黑色轨迹，从而没有一个光电管检测到黑线，故应使舵机保持原角度，让小车急转驶回正道。同时，将速度适当降低，防止小车冲出轨迹。 这里采用比例和微分相结合的PD控制方法。（1）比例控制：通过前面提取的position与中心位置相减得到比例控制的偏差量，然后再根据偏差量的大小采用比例系数控制舵机转向。（2）微分控制：通过存储连续20次采样所得到的黑线位置，可以计算出相应的黑线位置变化率，进而根据这个变化率的大小，来调整微分系数，以控制舵机转向。 4.2.3.2 最小转弯半径根据比赛规则，赛道的最小转弯半径为500mm，所以需要测试在在没有侧滑的情况下赛车的前轮转向半径能否满足该条件。由于机械限位，PWM 波脉宽设置范围在（1.2-1.8）,经过实际测量，在设定在两端极限的情况下，没有发生侧滑。注：测试是在驱动电机PWM 为80％的情况下进行的。因此系统最小转弯半径为1.8ms 脉宽和1.2ms 脉宽下的左转最小转弯半径约为421mm，