智能車電磁組——基本控制篇

前言

電磁車的控制比較簡單，可以分為信號采集，舵機(jī)控制和電機(jī)控制三部分，電磁車的控制算法也主要圍繞這三部分進(jìn)行，剛開始起步可能對這三個(gè)模塊的要求不高，但是隨著車速的不斷提高，需要不斷的對這三個(gè)模塊進(jìn)行細(xì)化和深究。

濾波

什么是濾波

濾波（Wave filtering）是將信號中特定波段頻率濾除的操作，是抑制和防止干擾的一項(xiàng)重要措施。它可以從含有干擾的接收信號中提取有用信號，很大程度上保證了采集到的信號的真實(shí)性和穩(wěn)定性。

正因如此，濾波算法也成了在智能車控制中不可或缺的一種控制算法。

常見的軟件濾波

1. 限幅濾波（又稱程序判斷濾波法）

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，確定兩次采樣允許的最大偏差（設(shè)為A），每次檢測到新值時(shí)判斷

如果本次值與上次值之差小于等于A，則本次值無效。

如果本次值與上次值之差大于A，則本次值無效。放棄本次值，用上次值代替本次值。

優(yōu)點(diǎn)：能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾。

缺點(diǎn)：無法抑制那種周期性的干擾、平滑度差。

2. 算術(shù)平均濾波法

算術(shù)平均濾波，指的是將每個(gè)電感采集到的一組值用冒泡排序按從大到小順序排列，丟棄最大值和最小值，再對剩余的值求平均。

優(yōu)點(diǎn)：適用于對一般具有隨機(jī)干擾的信號進(jìn)行濾波，信號會在某一數(shù)值范圍附近上下波動(dòng)。

缺點(diǎn)：對于測量速度較慢或要求數(shù)據(jù)計(jì)算速度較快的實(shí)時(shí)控制不適用。

還有很多軟件濾波的方法，可以參考下面鏈接

c語言 算術(shù)平均濾波法_常見的濾波算法(C語言

PID控制

如果我們要想讓一個(gè)系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的值，那應(yīng)該怎么樣做才能達(dá)到這個(gè)效果呢，這時(shí)候我們就可以引進(jìn)PID。PID控制應(yīng)該算是應(yīng)用非常廣泛的控制算法了。小到控制一個(gè)元件的溫度，大到控制無人機(jī)的飛行姿態(tài)和飛行速度等等，都可以使用PID控制。

什么是PID控制

比例（P）積分（I）微分（D）控制（PID控制），是應(yīng)用最廣泛的一種自動(dòng)控制器。

原理簡單，易于實(shí)現(xiàn)，適用面廣，參數(shù)獨(dú)立，在參數(shù)調(diào)試中也能輕易找到最適合該系統(tǒng)使用的參數(shù)。

PID控制分為兩種，在智能車控制中，最常用的就是增量式PID和位置式PID，舵機(jī)使用的是位置式PID，而電機(jī)的話，大多數(shù)的智能車隊(duì)使用的是增量式，其實(shí)電機(jī)并不局限于增量式，增量式和位置式在參數(shù)調(diào)好的情況下效果是一樣的，找到最適合自己的方案才是最重要的。

詳細(xì)的PID控制知識可以參考智能車淺談——控制規(guī)律篇

舵機(jī)控制

舵機(jī)的控制中，使用的是位置式PID，當(dāng)車子處于賽道的不同位置時(shí)，偏差會不同。偏差等于左右電感值的偏差，當(dāng)前偏差就是誤差，把當(dāng)前誤差代入公式解算，最后輸出的值來控制舵機(jī)進(jìn)行打角。

電機(jī)控制

電機(jī)的控制中，我使用的是增量式

根據(jù)編碼器采集回來的數(shù)據(jù)求出當(dāng)前速度值，然后與設(shè)定速度比較，得出的差值作為誤差代入公式計(jì)算，得到最終需要輸出的電機(jī)占空比，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。

電機(jī)的閉環(huán)參數(shù)能很大程度上影響著智能車的上限，具體的調(diào)參步驟可以參考：

電機(jī)控制進(jìn)階——PID速度控制

目標(biāo)速度的設(shè)置

目標(biāo)速度的設(shè)定在智能車系統(tǒng)中尤其重要，比如在賽車比賽中，由于在賽車自身機(jī)械性能的限制，不同賽道元素中速度上限也就不同。所以為了使賽車能夠更快的跑完全程，需要根據(jù)賽道元素的不同設(shè)置更合適當(dāng)前路段的目標(biāo)速度。

而對于電磁車來說，只能通過電磁傳感器去感知賽道，所以只能將左右電感的差值去關(guān)聯(lián)目標(biāo)速度。差值小說明當(dāng)前處于直道可以設(shè)定一個(gè)比較大的目標(biāo)速度，通過PID算法將電機(jī)轉(zhuǎn)速保持在目標(biāo)速度相近的速度，去讓智能車跑得更快，差值大的話，說明處于彎道處，這時(shí)候目標(biāo)速度可以設(shè)定小一點(diǎn)，保證能順暢過彎。

對于有兩個(gè)電機(jī)的車模而言，轉(zhuǎn)向不僅僅可以通過舵機(jī)，還可以通過左右電機(jī)的差速輔助轉(zhuǎn)彎，這樣它的速度上限也能更高。

原文鏈接：https://blog.csdn.net/zxy19872029175/article/details/126766942