1、(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
2、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
3、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
4、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
5、。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
6、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。
