20.3-使用兩個通道進(jìn)行電磁循跡 STM32電磁小車 電磁循跡算法 歸一化處理

20.3-使用兩個通道進(jìn)行電磁循跡 智能車競賽 電磁桿原理圖 電磁循跡小車 智能車電磁組 STM32電磁小車 電磁循跡小車 電磁循跡算法 智能車環(huán)島 智能車比賽規(guī)則 歸一化處理 差比和計算 PID算法

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V3.3.0-STM32智能小車
視頻: https://www.bilibili.com/video/BV16x4y1M7EN/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click添加鏈接描述
V3:HAL庫開發(fā)、功能：PID速度控制、PID循跡、PID跟隨、遙控、避障、PID角度控制、視覺控制、電磁循跡、RTOS等功能。

20.3-使用兩個通道進(jìn)行電磁循跡

我們知道了V1和V4的電壓值、這個電壓值正比于 電感垂直放置在磁導(dǎo)線的距離，那么我們很容易就容易想到 使用二者差值表示小車偏轉(zhuǎn)方向和大小。

比如一次測量: V4:0.63 V1 :0.50 那么用 V4-V1 = 0.63-0.50=0.13 大于零表示往V4方向偏，0.13表示偏轉(zhuǎn)大小

但是這個計算方法有個壞處，我們舉例，假設(shè)小車位置不變，但是因為賽道線長度，電磁信號不同等原因，所以信號會整體發(fā)生變化，我們假設(shè)電壓都提升10%，那么就是

V4: 0.63*1.1= 0.693

V1:0.50*1.1= 0.55

0.693 - 0.55 = 0.143

發(fā)現(xiàn) 0.143 和之前的0.13 還是有變化的。

那么嘗試換個計算方法 使用差比和計算方法：(a-b)/(a+b) 計算：V4:0.63 V1 :0.50、然后(0.63-0.50)/(0.63+0.50) 結(jié)果是：0.13/1.13=

0.11504

(a-b)/(a+b) 計算：( 0.693-0.55)/(0.693+0.55)：0.143/1.243 = 0.11504

這樣發(fā)現(xiàn)值就是相同的。

歸一化處理:

進(jìn)行歸一化處理的原因是:是根據(jù)電感值在對應(yīng)賽道到的最大值max，把根據(jù)這個max,然后再根據(jù)采集值value，使用value/max * 100 這個公式計算數(shù)據(jù)處理到對應(yīng)0-100的值，這樣的好處的是：在更換賽道后，測量新的賽道的最大值，改變max值即可，有較強(qiáng)適應(yīng)性。

float g_fVoltageMax[4]={2.89,2.89,2.89,2.89};//用于歸一化的最大ADC電壓采集值 不同賽道要獲得更好循跡效果 需要重新采集這個值
int   g_iVoltageGuiYi[4];//這個是四個通道歸一化的結(jié)果，用0-100表示每個通道電壓大小

使用歸一化的公式進(jìn)行計算

	/**歸一化處理**/  
	for(int i=0;i<4;i++)
	{
		if(g_fVoltage[i] > g_fVoltageMax[i]) g_fVoltage[i] = g_fVoltageMax[i];//進(jìn)行限幅
		g_iVoltageGuiYi[i] = g_fVoltage[i]/g_fVoltageMax[i]*100;//進(jìn)行歸一化計算轉(zhuǎn)化到0-100
	}

進(jìn)行差比和計算:

使用差比和原因: 可以直觀反映小車偏離方向和程度，通過正負(fù)反映小車偏移方向，通過絕對值大小反映偏移程度。

定義兩個變量

float g_fVoltageOuter;//電感桿外面兩個電感差比和值 電感4和電感1 
float g_fVoltageInterior;//電磁桿中間兩個電感差比和值 電感2和電感3

使用差比和計算公式進(jìn)行

注意使用放置截斷 使用(float) 進(jìn)行轉(zhuǎn)化

	/*差比和值表示小車的偏差 差比和計算公式 (a-b)/(a+b)這個值表示小車的偏差  */
	/* 下面是使用歸一化的值進(jìn)行差比值計算*/
	/*增加(float)的原因是轉(zhuǎn)化成浮點數(shù)，防止整數(shù)除法時候出現(xiàn)截斷現(xiàn)象*/
	g_fVoltageOuter = (float)((g_iVoltageGuiYi[3]-g_iVoltageGuiYi[0])/(float)(g_iVoltageGuiYi[3]+g_iVoltageGuiYi[0] +1));//外面兩個電感差比和值 電感4和電感1 "-1"是因為要和數(shù)組索引對應(yīng)
	g_fVoltageInterior = (float)((g_iVoltageGuiYi[2]-g_iVoltageGuiYi[1])/(float)(g_iVoltageGuiYi[2]+g_iVoltageGuiYi[1] +1));//里面兩個電感差比和值 電感2和電感3

利用差比和值進(jìn)行循跡:

根據(jù)差比和值正負(fù)和絕對值大小進(jìn)行調(diào)整運動方向

	/*利用差比和值進(jìn)行循跡*/
	if(0.75 > g_fVoltageOuter > 0.5)
	{
		motorPidSetSpeed(1,0.8);//左邊運動 這個值可能需要根據(jù)自己軌道特點調(diào)整
	}
	else if(0.75 <= g_fVoltageOuter)// 檢測小車位置到更加右偏了
	{
		motorPidSetSpeed(1.2,0.2);//更向左邊運動 這個值可能需要根據(jù)自己軌道特點調(diào)整
	}
	else if(-0.75 < g_fVoltageOuter < -0.5)
	{
		motorPidSetSpeed(0.8,1);//右邊運動 這個值可能需要根據(jù)自己軌道特點調(diào)整
	}
	else if( -0.75 >= g_fVoltageOuter)// 檢測小車位置到更加左偏了
	{
		motorPidSetSpeed(0.2,1.2);//更向右邊運動 這個值可能需要根據(jù)自己軌道特點調(diào)整
	}
	else{		
		motorPidSetSpeed(1,1);//前運動	
	}
		

顯示屏幕方便調(diào)試：

調(diào)整把上面的一些數(shù)據(jù)顯示在OLED，其實這部應(yīng)該先做，先把一些計算的結(jié)果顯示在OLED上，這樣方便調(diào)試

	sprintf((char*)OledString, "O:%.2f  I:%.2f  ", g_fVoltageOuter,g_fVoltageInterior);//顯示差比和值 O: 這個是外面兩個差比和值計算結(jié)果 I:這個
	OLED_ShowString(0,1,OledString,12);//這個是oled驅(qū)動里面的，是顯示位置的一個函數(shù)，
	
	sprintf((char*)OledString, "G1:%d  G2:%d   ", g_iVoltageGuiYi[0],g_iVoltageGuiYi[1]);//顯示歸一化后的數(shù)據(jù) G1:電感1差比和值 G2 :電感2差比和值
	OLED_ShowString(0,2,OledString,12);//這個是oled驅(qū)動里面的，是顯示位置的一個函數(shù)，
		
	sprintf((char *)OledString,"G3:%d  G4:%d   ",g_iVoltageGuiYi[2],g_iVoltageGuiYi[3]);//顯示歸一化后的數(shù)據(jù) G3:電感3差比和值 G4:電感4差比和值
	OLED_ShowString(0,3,OledString,12);//這個是oled驅(qū)動里面的，是顯示位置的一個函數(shù)，
	
	sprintf((char *)OledString,"v1:%.2f v2:%.2f ",g_fVoltage[0],g_fVoltage[1]);//顯示 1、2 電壓值  V1:電感1值 V2:電感2值
	OLED_ShowString(0,4,OledString,12);//這個是oled驅(qū)動里面的，是顯示位置的一個函數(shù)，
	
	sprintf((char *)OledString,"v3:%.2f v4:%.2f ",g_fVoltage[2],g_fVoltage[3]);//顯示3、4 電壓值   V3;電感3值 V4:電感4值
	OLED_ShowString(0,5,OledString,12);//這個是oled驅(qū)動里面的，是顯示位置的一個函數(shù)，
	

一些實際照片效果

把小車放置到通有正弦交流信號的軌道上：

小車放置到遠(yuǎn)離信號發(fā)生器位置直道上

把小車放置到軌道中間，然后觀察O: 的數(shù)值(就是g_fVoltageOuter 顯示的變量) 應(yīng)該在0.00的左右。

然后G1:數(shù)值(g_iVoltageGuiYi[0]數(shù)值顯示位置)和G4:數(shù)值(g_iVoltageGuiYi[3]的數(shù)值)應(yīng)該大致相同

讓軌道位于小車的左下方然后觀察三個數(shù)值大小

O:應(yīng)該是大概0.70-0.99比較大的值

G1:應(yīng)該是大概0-30左右

G4:應(yīng)該是70-100左右

下面我們讓軌道位于小車右邊

O:的值在大概-0.80- -1左右

G1:的值大概70-100左右

G4的值大概0-30左右