全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽拉力組程序調(diào)試日志

這是去年參加的單車?yán)�力組代碼調(diào)試記錄，分享給大家

小車的調(diào)試日志
2020.11.6
簡(jiǎn)單的做了一下小車的尋跡，沒有加入PID控制，轉(zhuǎn)彎的方法為：檢測(cè)的一邊沒有邊線，就直接轉(zhuǎn)彎。這種方法只適合固定的賽道和固定的舵機(jī)電機(jī)的值，不具備智能特性。
發(fā)現(xiàn)單片給的底層驅(qū)動(dòng)代碼，不能滿足實(shí)際的要求，之后對(duì)底層代碼進(jìn)行了修改，修改的函數(shù)為PWM_UpdatePwmDutycycle，在修改之前，他的占空比只能在0-100之間，之后通過修改，使得它的可以調(diào)區(qū)間變大

2020.11.7
按照逐飛科技的教程，使用python3.7.3，簡(jiǎn)單的建立了一個(gè)模型，只訓(xùn)練了一次。同時(shí)將電機(jī)的參數(shù)傳到了上位機(jī)上，準(zhǔn)備開始調(diào)試PID，以及學(xué)習(xí)python。

2020.11.8
搭建了python+Pycharm的環(huán)境，簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)使用編譯器，開始學(xué)習(xí)tensorflow的庫(kù)，爭(zhēng)取一個(gè)星期學(xué)會(huì)python+tensorflow。
學(xué)習(xí)了tensorflow圖的概念，簡(jiǎn)單的使用tensor進(jìn)行運(yùn)算。

2020.11.10
開始編寫pid控制代碼，P：當(dāng)前誤差乘以一個(gè)系數(shù)因子；I：積分項(xiàng)，某個(gè)時(shí)段內(nèi)，所有誤差之和乘以一個(gè)系數(shù)因子；D：微分項(xiàng)，兩個(gè)誤差的差值，即兩個(gè)誤差之間的斜率乘以一個(gè)系數(shù)因子。
初步建立好了PID的模型，開始對(duì)轉(zhuǎn)向環(huán)進(jìn)行調(diào)節(jié)，整體的效果不是特別理想。計(jì)算誤差的方法采用對(duì)中線進(jìn)行運(yùn)算，前后兩個(gè)點(diǎn)的差值，然后對(duì)整條直線的差值進(jìn)行累加，得到一個(gè)誤差值，當(dāng)誤差值為零時(shí)，認(rèn)為這個(gè)是一條直線；這個(gè)誤差值為正或者負(fù)的時(shí)候，對(duì)應(yīng)右彎道和左彎道。但是最后的效果為，直線計(jì)算出來(lái)的誤差特別大，而彎道幾乎沒有誤差，這是剛好相反的結(jié)果。之后提出了一下的幾種解決方案：
方案一：在計(jì)算誤差的函數(shù)中，使用了三個(gè)一樣的循環(huán)，增加了單片機(jī)的負(fù)擔(dān)，做了重復(fù)的工作，之后可以考慮改成一個(gè)循環(huán)運(yùn)行。
方案二：在計(jì)算誤差時(shí)，最后一次運(yùn)算的值不在那個(gè)數(shù)組中，可能會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)錯(cuò)誤，修改最后的值看情況。
方案三：推到之前的方案，采用計(jì)算中線均值的方法，來(lái)獲得誤差，具體還是要看最后的效果。

2020.11.11
今天驗(yàn)證了之前的方案一以及方案二，發(fā)現(xiàn)確實(shí)存在上述所提到的問題，多個(gè)for循環(huán)導(dǎo)致延時(shí)的情況，最后一次計(jì)算的數(shù)值不在這個(gè)數(shù)組里面，尤其是方案二涉及的問題，最整個(gè)的誤差計(jì)算有著非常大的影響，在更改了計(jì)算的次數(shù)之后，發(fā)現(xiàn)得到了我們想要的誤差，并且能夠很直觀的判斷出是直線還是彎道。
在這個(gè)程序的框架下存在的問題：車在快入彎道的時(shí)候，誤差會(huì)出現(xiàn)一次很強(qiáng)烈的跳變，導(dǎo)致車提前轉(zhuǎn)彎，加上車速過快，直接沖出賽道；還存在的問題，車在快出彎道的時(shí)候，會(huì)判斷成直線，舵機(jī)就自己回到直線的情況下，在查看攝像頭運(yùn)行的圖像中發(fā)現(xiàn)，在車速達(dá)到一定的情況下，賽道有很大一部分信息不被采集到，導(dǎo)致判斷失誤。現(xiàn)在加入新的約束條件，看最后是否可以達(dá)到預(yù)期的效果值。
晚上結(jié)果與隔壁四輪組的討論，發(fā)現(xiàn)了我們小車現(xiàn)在存在的問題：對(duì)于我們之前使用的通過差值來(lái)計(jì)算中線誤差，存在很大的問題，我沒有給他一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的中線來(lái)定義小車的位置，使得小車在邊線的時(shí)候，還是不能察覺自己當(dāng)前的位置，再者就是過彎道的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)中線跳變的情況，導(dǎo)致整個(gè)誤差計(jì)算的過程會(huì)與實(shí)際產(chǎn)生偏離，不能達(dá)到實(shí)際想要的效果。
結(jié)果和他們的討論，對(duì)于圖像的處理的改進(jìn)做出了如下的方案：在屏幕正中間定義一條中線，并且以這條中線為參考基準(zhǔn)，之后通過對(duì)中線上的點(diǎn)進(jìn)行加權(quán)求和，之后再與標(biāo)注中線進(jìn)行比較，通過比較判斷當(dāng)前車的位置。現(xiàn)在先嘗試使用中線求和的方法對(duì)誤差進(jìn)行計(jì)算，放棄之前的計(jì)算中線誤差的辦法。
在嘗試這個(gè)新的方法中，發(fā)現(xiàn)對(duì)于直線的效果很好，小車可以判斷當(dāng)前的位置，對(duì)車身進(jìn)行校正。但是對(duì)于彎道，隨著彎道的出現(xiàn)，上面的中線像素點(diǎn)會(huì)丟失，到時(shí)算出來(lái)的平均誤差會(huì)偏小，導(dǎo)致判斷錯(cuò)誤，使得舵機(jī)打的角度不夠，不能夠順利的過彎，后期仍需要改進(jìn)。

2020.11.12
今天采用了均值的方法計(jì)算中線誤差，在之前的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，之前是中線誤差減去中線之后再除以一個(gè)系數(shù)，這樣導(dǎo)致的結(jié)果是整個(gè)系統(tǒng)對(duì)誤差的判斷不夠準(zhǔn)確，分的級(jí)數(shù)不夠。現(xiàn)在采用的是中線的誤差減去標(biāo)準(zhǔn)中線的值，在這樣的情況下，每一點(diǎn)的變化都可以被檢測(cè)出來(lái)，這樣可以做到大彎道舵機(jī)打大角度，小彎道舵機(jī)打小角度。
現(xiàn)在遇到的問題是，由于轉(zhuǎn)彎時(shí)中線誤差會(huì)比較的大，導(dǎo)致還沒有到最佳的入彎時(shí)機(jī)時(shí)，舵機(jī)就開始打了。對(duì)于這個(gè)問題，采用的解決辦法就是，對(duì)整個(gè)誤差中線上的點(diǎn)加一個(gè)加權(quán)，使得越靠近車身到的點(diǎn)越有價(jià)值，遠(yuǎn)離車的點(diǎn)價(jià)值不大。
PID調(diào)試過程中，在只加P比例項(xiàng)的時(shí)候（P值為5.5，I和D為0），車最高可以跑到210的占空比，但是車的整體穩(wěn)定性會(huì)下降，左右搖擺會(huì)很嚴(yán)重，車子過右彎道的時(shí)候比較順利，左彎道的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)提前入彎的情況，可能是圖像處理上的問題。之后開始加入微分項(xiàng)D，在純D值下，車子運(yùn)行比較穩(wěn)定，很少出現(xiàn)左右搖擺的情況，但是過彎角度有點(diǎn)大。最后嘗試P值和D值一起加入，正在試驗(yàn)一組比較完美的數(shù)據(jù)。實(shí)際測(cè)試過程，會(huì)發(fā)現(xiàn)加入P值后，即使在D值的作用下，還是會(huì)出現(xiàn)車左右搖擺，出彎角度不好等問題。

2020.11.13
今天計(jì)算了兩個(gè)輪胎需要的轉(zhuǎn)速差。

2020.11.14
開始電感的學(xué)習(xí)使用，初步了解電感的工作方式。采用中間一個(gè)、左右各一個(gè)的方式排布電感，對(duì)電感采集回來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件處理，進(jìn)行軟件濾波。在經(jīng)過歸一化處理的電感數(shù)據(jù)后，之前的毛刺都會(huì)被濾掉，得到一個(gè)較為穩(wěn)定的曲線，之后用這個(gè)曲線進(jìn)行誤差的計(jì)算。


2020.11.15
采用差比和的辦法，對(duì)電感誤差曲線進(jìn)行擬合，因?yàn)椴杉�的電感值是一個(gè)類似于正弦波的曲線，所以在進(jìn)行擬合的時(shí)候，不能采用之前的辦法進(jìn)行擬合。通過了解差比和的公式，設(shè)置幾個(gè)固定的參數(shù)，通過調(diào)節(jié)各個(gè)參數(shù)的值，盡量的去擬合一條波動(dòng)較小的一條曲線，就現(xiàn)在擬合的曲線來(lái)說(shuō)，上下波動(dòng)的誤差還是較大，在實(shí)際的應(yīng)用中可能會(huì)出現(xiàn)舵機(jī)搖擺大的問題。之后確定電磁尋跡的方案之后，開始進(jìn)行電磁尋跡，在這個(gè)過程中還要不斷的對(duì)誤差曲線以及電感值得歸一化曲線進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化擬合。

2020.11.18
記錄一下這幾天所做的事情。在對(duì)電感進(jìn)行操作的時(shí)候，遇到了很多問題，嘗試了各種的方法，最終采用的方法為利用左右電感的差值作為誤差，之后對(duì)這個(gè)誤差進(jìn)行PID的操作。整體的這個(gè)效果很不錯(cuò)，車子在整個(gè)的運(yùn)行中沒有大的擺動(dòng)，過彎還是很順利。但是會(huì)出現(xiàn)個(gè)別彎道過不去的情況，現(xiàn)在初步考慮為pid的值設(shè)定不是特別的適合，其次就是電機(jī)沒有做差速，轉(zhuǎn)彎的角度可能不夠。
現(xiàn)在賽道的環(huán)島還是不能過，車在過環(huán)島的時(shí)候會(huì)有明顯的標(biāo)志，可以作為判斷為環(huán)島的標(biāo)志，后續(xù)會(huì)加上對(duì)環(huán)島的處理，現(xiàn)在進(jìn)行電機(jī)的調(diào)速，做差速，使過彎更加的順滑。


2020.11.20
為了開始訓(xùn)練AI，加入長(zhǎng)前瞻電感進(jìn)行試車，發(fā)現(xiàn)在長(zhǎng)前瞻的情況下，車的運(yùn)行結(jié)果不是特別理想，經(jīng)常出現(xiàn)沖出賽道的情況，一方面是由于車速不夠快的原因，車子又提前打彎；另一方面是由于對(duì)整個(gè)誤差的處理不是很到位，這一方賣在觀察隔壁四輪組的車子舵機(jī)之后，發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題，我們的車，即使在中間平衡的狀態(tài)，我們車的舵機(jī)依舊會(huì)左右搖擺，而別的組沒有，對(duì)于這個(gè)問題，在觀察了我們的波形之后會(huì)發(fā)現(xiàn)，最后輸出的誤差是一條類似于正弦波的曲線，所以在中間時(shí)刻，它還是一條正弦波，所以舵機(jī)會(huì)來(lái)回震蕩。對(duì)于這個(gè)問題還在嘗試新的解決辦法，就是左右兩個(gè)電感進(jìn)行相加減的運(yùn)算，因?yàn)椴杉�回�?lái)的左右電感值相位基本是相同的，所以做減法會(huì)使一部分的誤差會(huì)消掉，從而得到一條更加穩(wěn)定的曲線。
在今天的調(diào)試過程中，電感的運(yùn)放電路不知道什么原因，輸出的電壓非常的大，超過了AD采樣口的額定電壓，會(huì)對(duì)單片機(jī)有一定的損傷，具體是什么原因?qū)е碌模�目前還沒有找出，后續(xù)可能還會(huì)出現(xiàn)類似的問題，有待排查。
現(xiàn)在以為沒有電感采樣口，不能進(jìn)行下去。

2020.11.21
今天調(diào)試了電機(jī)的PID，觀察看各個(gè)參數(shù)P、I、D對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響，通過上位機(jī)進(jìn)行觀察，至于后面各個(gè)參數(shù)的設(shè)置以及差速的設(shè)置，需要在后續(xù)發(fā)車的過程中不斷總結(jié)。

2020.11.22
今天完成了LQ的串口移植，能夠通過上位機(jī)接收到單片機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)，但是只能發(fā)送ASCII碼，具體應(yīng)用時(shí)不是特別的方便，整體下來(lái)的使用下過不是特別好，目前還沒有找到很好的解決辦法。

2020.11.24
在運(yùn)放打板期間，沒有進(jìn)行太多的實(shí)際操作，就對(duì)整體的方案進(jìn)行了思考，提出了以下的一個(gè)觀念：對(duì)于電感尋跡，很難做到預(yù)判前方很遠(yuǎn)的賽道情況，這就要求我們對(duì)整個(gè)車的控制更加的精確，對(duì)誤差的獲取也要更加的精確，否則整個(gè)車的運(yùn)行會(huì)十分不穩(wěn)定，所以對(duì)于PID控制，舵機(jī)依舊采用PD控制，電機(jī)采用PID控制，電機(jī)全程一直按照一個(gè)速度進(jìn)行運(yùn)行，過彎道時(shí)，根據(jù)舵機(jī)打的角度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，然后為了保證順利的過彎，同時(shí)要適當(dāng)?shù)慕档蛙嚨乃俣龋�所以這里暫時(shí)通過前后獲得的誤差值得差值作為衡量這個(gè)的標(biāo)準(zhǔn)，前后相差越大，說(shuō)明車偏移軌跡的距離就越大，這個(gè)時(shí)候減低速度。
這段時(shí)間還閱讀了一些國(guó)賽隊(duì)伍的技術(shù)文檔，獲得了很大的啟發(fā)，對(duì)于電感的尋跡，主要還是采用差比和的方法，嘗試不同的差和組合，觀察車在順時(shí)針逆時(shí)針的運(yùn)行情況，考察代碼的對(duì)稱性。

2020.12.09
轉(zhuǎn)做單車組，開始的時(shí)候調(diào)試的是STC8A8K的芯片，之后會(huì)使用STC16F系列的芯片，現(xiàn)在還是在調(diào)試8A的芯片。外圍電路的調(diào)試基本完成，蜂鳴器、按鍵、編碼開關(guān)、編碼器等。
作為單車平衡重要部分的陀螺儀，我們采用的是ICM20602陀螺儀，濾波的算法采用的是卡爾曼濾波，因?yàn)镮C不帶DMP的姿態(tài)解析，所以這部分代碼是借鑒網(wǎng)上的卡爾曼濾波寫的，從最終的效果來(lái)看，角速度計(jì)部分基本已經(jīng)完成，可以轉(zhuǎn)化成角度使用，而陀螺儀部分（也就是）角速度這一環(huán)還沒有調(diào)試好，之前本來(lái)是調(diào)試好的了，后面突然出現(xiàn)了問題，這一部分代碼不能使用，后面還會(huì)繼續(xù)調(diào)試陀螺儀。
接下來(lái)要完成四輪PID代碼的移植，轉(zhuǎn)化到單車上去，寫一套切換PID的代碼。

2020.12.11
今天發(fā)現(xiàn)陀螺儀的一個(gè)問題，在使用卡爾曼濾波進(jìn)行濾波解算姿態(tài)的時(shí)候，隨著時(shí)間的增加，會(huì)發(fā)現(xiàn)解算的速度越來(lái)越慢，單片機(jī)解算出來(lái)的姿態(tài)與實(shí)際的姿態(tài)，出現(xiàn)了延時(shí)現(xiàn)象，而且隨著時(shí)間的推移，這個(gè)現(xiàn)象越來(lái)越明顯。初步估計(jì)是隨著時(shí)間的推移，對(duì)傳感器數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)積分越來(lái)越大，導(dǎo)致計(jì)算量增大，最終與實(shí)際有一定的偏差。后面查閱一些資料發(fā)現(xiàn)，卡爾曼濾波的計(jì)算量，需要MCU有較強(qiáng)的計(jì)算能力，所以就目前STC的單片機(jī)來(lái)看，卡爾曼濾波的方案可能會(huì)被擯棄掉。
后續(xù)將采用另外一種的方法進(jìn)行姿態(tài)解算，互補(bǔ)融合算法。首先，陀螺儀的噪聲基本在低頻中，加速度計(jì)的噪聲大多位于高頻中，這兩個(gè)信號(hào)都帶有偏轉(zhuǎn)角的信息，所以，現(xiàn)在對(duì)這兩個(gè)分別過高通濾波器和低通濾波器，之后對(duì)這兩個(gè)進(jìn)行互補(bǔ)融合，首先嘗試一階濾波器，之后看實(shí)際的效果，再采用二階濾波器。

2020.12.14
對(duì)于之前卡爾曼濾波，出現(xiàn)的隨著時(shí)間的推移，計(jì)算量越來(lái)越大的問題，在參考16級(jí)學(xué)長(zhǎng)的卡爾曼濾波代碼之后，找到了問題所在。參數(shù)C_t的初始化定義出現(xiàn)了一點(diǎn)問題，在改成float之后，程序整個(gè)的運(yùn)行過程變得正常，解算的效果與實(shí)際的效果基本符合。在只解算陀螺儀姿態(tài)的時(shí)候，解算一次的時(shí)間大概在1.3ms左右，加上切換PID之后，控制舵機(jī)的解算速度在1.8ms左右，解算速度基本滿足要求。

2020.12.15
在進(jìn)行卡爾曼濾波之后，還是會(huì)出現(xiàn)偶然的跳變點(diǎn)，對(duì)于單車這種平衡姿態(tài)解算要求高的系統(tǒng)，這種大的偶然的跳變可能是危險(xiǎn)的，會(huì)單片做出錯(cuò)誤的判斷，可以采用加一個(gè)低通濾波器來(lái)解決這個(gè)問題。
加入低通濾波器，需要對(duì)權(quán)重系數(shù)進(jìn)行調(diào)試，低通濾波器會(huì)存在相位滯后的情況，所以要對(duì)尋找一個(gè)合適的權(quán)重參數(shù)。
再反觀切換PID系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)跳變的時(shí)候，此時(shí)前后誤差會(huì)很大，切換到加速度環(huán)進(jìn)行調(diào)節(jié)，一定作用上對(duì)這種跳變情況有緩解作用。
不過還是會(huì)嘗試經(jīng)過一個(gè)低通濾波器看最后的效果。

2020.12.17
在加入低通濾波器之后，之前出現(xiàn)的偶爾跳變的情況得到了改善，曲線變得更加的平滑，但是會(huì)存在相位滯后的情況，后續(xù)會(huì)根據(jù)實(shí)際的情況，對(duì)濾波的頻率進(jìn)行調(diào)整。

2020.12.19
開始寫模糊控制算法，在這個(gè)過程中，要盡量的較少代碼的運(yùn)行時(shí)間，空出更多的時(shí)間去做別的事情。

2020.12.25
打了第一版的核心板，發(fā)現(xiàn)如下的問題：1.芯片的地沒有接上，原因是不能通過鋪銅去把所有的地接在一起，必須通過手動(dòng)連線的方式，讓地全部接在一起；2.STC16F芯片是低電平復(fù)位，復(fù)位引腳懸空，通過萬(wàn)用表測(cè)量，是低電平，所以單片機(jī)可以下載程序，但是不能正常的工作，因?yàn)橐恢痹趶?fù)位的條件下，通過外接10K電阻與5V電相接，可以工作。
對(duì)于其他引腳的測(cè)試，引腳都可以置高低電平，可以正常使用。后面根據(jù)之前遇到的問題，開始第二版的核心板的制作，并制作第一版的母板。
目前把所有的代碼整合到一起，代碼的初步架構(gòu)已經(jīng)全部完成，在模擬車的運(yùn)行過程中，符合控制目標(biāo)。

2020.12.28
單車車模到了之后，開始調(diào)車。發(fā)現(xiàn)如下幾個(gè)問題：1.單片機(jī)莫名的會(huì)跑死，不工作，原因待查明；2.之前沒有考慮PWM輸出的問題，所以在打板的時(shí)候，沒有留意這個(gè)問題，舵機(jī)和電機(jī)的PWM輸出都用的PWMA，所以不能輸出不同的頻率，之后要使用PWMA和PWMB分別控制電機(jī)和舵機(jī)。
對(duì)于單片機(jī)跑死的原因，后面采用定時(shí)器中斷來(lái)檢測(cè)。
在調(diào)試單車平衡的過程中，車子想跑起來(lái)平衡，還是有很多的困難。

2020.12.29
對(duì)于昨天出現(xiàn)單片機(jī)死機(jī)的問題，最后查明是單車車身導(dǎo)電，導(dǎo)致單片機(jī)死機(jī)。
PWM的問題,目前還沒有解決。
近期軟件部分所要完成的任務(wù)：
1.    確定單車的臨界傾斜角度
2.    確定單車的臨界行駛速度
3.    將單車舵機(jī)的打角和單車的傾角關(guān)聯(lián)起來(lái)
4.    驗(yàn)證切換PID的可行性，確定切換的閾值

2020.12.30
在整個(gè)陀螺儀姿態(tài)解析的過程中，解析出來(lái)的是90度的角，但是，這部分的數(shù)據(jù)，只有在車身閾值角度的范圍內(nèi)是有用的信息，超出這個(gè)范圍，車身可能就會(huì)傾倒，此時(shí)再想控制車身平衡，已經(jīng)無(wú)法使其平衡了。所以，就使用閾值范圍內(nèi)的值，其余的值不予討論。

2021.1.4
制作了第二版的核心板、母板以及各種驅(qū)動(dòng)模塊，發(fā)現(xiàn)問題如下：
1.    核心板上依舊不能使用USB進(jìn)行下載，而且復(fù)位按鍵不能使用；
2.    母板上存在一些問題，如部分模塊排布過于緊密，不好插模塊使用，后期還要調(diào)整布局；
3.    電機(jī)驅(qū)動(dòng)板不能使用；
4.    運(yùn)放模塊沒有驗(yàn)證是否可以使用；
車的整體框架基本已經(jīng)完成，后期將開始調(diào)試代碼，驗(yàn)證方案的正確性。
2021.3.1
開學(xué)第一天。寒假簡(jiǎn)單的完成單車代碼的編寫，采用傳統(tǒng)的PID，在舵機(jī)的控制中加入了積分項(xiàng)I，目前情況來(lái)看，單車平衡跑的距離大概半米左右。由于左邊比右邊重一些，所以機(jī)械平衡還沒有調(diào)好。之后還要尋求PID三個(gè)參數(shù)之間的平衡，達(dá)到直立的最佳效果。
單車PCB板子以及機(jī)械機(jī)構(gòu)還要進(jìn)一步的優(yōu)化。

2021.3.10
記錄單車直立的第一天，在直立的過程中，發(fā)現(xiàn)了很多問題，發(fā)現(xiàn)的問題如下：1.車身整體結(jié)構(gòu)左右不是十分對(duì)稱，車把手位置中間的大螺絲的松緊需要調(diào)整，建議是緊一點(diǎn)的，不然車身會(huì)存在抖的問題；2.陀螺儀濾波問題，陀螺儀本身采集的數(shù)據(jù)存在很大的噪聲，需要進(jìn)行互補(bǔ)融合盡量的解算出實(shí)際的角度偏差，后面調(diào)試的過程中最大的問題是解算出的角度會(huì)超過實(shí)際值，之后再回到實(shí)際值，這個(gè)問題需要引起重視，這樣會(huì)導(dǎo)致舵機(jī)打兩次角度，會(huì)影響平衡；3.PID參數(shù)調(diào)節(jié)過程中，PID三個(gè)參數(shù)都引入，P稍微大一點(diǎn)30——50，累計(jì)誤差需要進(jìn)行限幅度，不然退耦過程時(shí)間過長(zhǎng)，且建議I給小一點(diǎn)0.05——0.0001，對(duì)于參數(shù)D是穩(wěn)定整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，直接采用陀螺儀采集的角速度值，乘以系數(shù)K（0.1左右）進(jìn)行處理，防止過大影響整個(gè)控制，參數(shù)D在1——5之間。
總體歸結(jié)下來(lái)，數(shù)據(jù)的處理很關(guān)鍵，直接影響車是否平衡，之后調(diào)節(jié)PID參數(shù)。

2021.3.18
在之前的代碼上進(jìn)行了優(yōu)化，采用卡爾曼濾波，對(duì)濾波的幾個(gè)系數(shù)進(jìn)行搭配，主要是噪聲協(xié)方差（Q_angle）和采樣時(shí)間（dt），通過搭配這兩個(gè)參數(shù)，是解算出來(lái)的數(shù)據(jù)更加的貼近實(shí)際的值并且盡量的減少噪聲。同時(shí)對(duì)整個(gè)車身進(jìn)行配重，適當(dāng)?shù)脑黾佑疫叺闹亓浚�但是還是會(huì)發(fā)現(xiàn)左邊會(huì)比右邊重一點(diǎn)，這個(gè)問題留到后面的一版板子中進(jìn)行處理。
在現(xiàn)在的控制系統(tǒng)中，放在1MS中斷函數(shù)中進(jìn)行處理，對(duì)應(yīng)的參數(shù)為P =  41，I = 0.001，D = 0.2，同時(shí)微分項(xiàng)誤差的引進(jìn)為陀螺儀直接采集的加速度值（為經(jīng)過濾波處理）。在這個(gè)控制系統(tǒng)下，可以看到，比之前的控制系統(tǒng)更加的穩(wěn)定，很少出現(xiàn)在中間平衡位置抖動(dòng)的情況，并且車可以直立的更加久。
后續(xù)進(jìn)行單車的循跡以及電機(jī)閉環(huán)，如果運(yùn)算能力達(dá)不到預(yù)期的效果，可能會(huì)采用偽雙核的方案，專門的有一個(gè)CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，然后發(fā)送個(gè)決策的CPU，提高整個(gè)控制的效率。

2021.3.26
昨天發(fā)現(xiàn)引用逐飛的驅(qū)動(dòng)庫(kù)時(shí)，角速度的引入存在問題，導(dǎo)致濾波出來(lái)的結(jié)果時(shí)錯(cuò)誤的，這就解釋了之前一些不能解釋的現(xiàn)象，在解決這個(gè)問題之后，車的穩(wěn)定性得到了很大的提高，可以跑更久的直線。
但是現(xiàn)在又出現(xiàn)了新的問題，就是更換電池盒之后，參數(shù)調(diào)配一直到不了一個(gè)很耦合的狀態(tài)，PID參數(shù)的設(shè)置存在問題，整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力不強(qiáng)。

2021.3.29
基本完成車的直立，可以維持較久的平衡。之前沒有對(duì)積分項(xiàng)進(jìn)行清零，并且之前使用的微分項(xiàng)存在方向問題，寫反了。
后面繼續(xù)優(yōu)化參數(shù)，增加平衡的抗干擾性。
后續(xù)開始循跡調(diào)試。

2021.3.30
單車的平衡直立基本完成，總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)如下：
1.    在PID的三個(gè)參數(shù)中，P的作用的是主導(dǎo)整個(gè)的系統(tǒng)的左右偏移量，P要足夠的大，才能保持單車的直立；I的作用是車的慣性量，建議給小小一點(diǎn)，大了之后會(huì)影響車回正的速度，而且要對(duì)總的誤差進(jìn)行限幅，最后還要對(duì)總的誤差進(jìn)行清零（每次過零點(diǎn)的時(shí)候，防止出現(xiàn)車突然倒地的情況）；D的作用是阻礙車的運(yùn)動(dòng)，減少超調(diào)現(xiàn)象的出現(xiàn)。
2.    整個(gè)車的機(jī)械結(jié)構(gòu)盡量的穩(wěn)定，每次更改結(jié)構(gòu)之后就要重新更改參數(shù)，增加工作量，且之前的參數(shù)不具備太大的參考意義。車的整體重心盡量保持一致。
3.    在陀螺儀濾波時(shí)，分清楚底層驅(qū)動(dòng)變量。后面才發(fā)現(xiàn)之前的一個(gè)變量使用錯(cuò)誤，導(dǎo)致前面調(diào)試了一個(gè)錯(cuò)誤的方向，參數(shù)沒有太大的參考意義。
4.    電機(jī)盡量的實(shí)現(xiàn)閉環(huán)，這樣會(huì)增加發(fā)車以及車運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性。
5.    陀螺儀濾波很重要，這個(gè)會(huì)直接影響整個(gè)系統(tǒng)的正確判斷，濾波后的曲線盡量的光滑，沒有較大的突變點(diǎn)，在單車的控制系統(tǒng)中，一個(gè)較大的突變點(diǎn)就會(huì)導(dǎo)致單車倒地。尤其要注意靜止時(shí)突然出現(xiàn)的方向尖峰，及其致命。
6.    要是濾波算法沒有問題的情況下，會(huì)存在一套與之較為耦合的參數(shù)，所以，濾波參數(shù)確定之后，要精細(xì)的調(diào)節(jié)PID參數(shù)，先P再I最后D。

蜂鳴器    P43
按鍵    P42 P41
編碼器    DIR=P35     A=P34
撥碼開關(guān)    P72 P73
ADC    P00 P01 P14 P15 P16
無(wú)線串口    UART4_TX_P03  UART4_RX_P02  SET_P04_RTS
舵機(jī)    P74
電機(jī)    P60 P62

ICM20602    （陀螺儀）SCL-P25
        SDA-P23
        SA0-P24
        CS-P26

ISP（顯示屏）    SCL-P25
        SDA-P23
        RST-P20
        DC-P21(液晶命令位引腳定義)
        CS-P22
        BL-P27(液晶背光引腳定義)

單車組調(diào)試規(guī)范
在整個(gè)車的框架搭好之后，開始整個(gè)的調(diào)試，小組三個(gè)人，一天三班倒。為了更好的調(diào)車，方便交流，采用如下的規(guī)則：
1.    調(diào)試參數(shù)時(shí)，需記錄下每個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的數(shù)值，以及該參數(shù)下的效果
2.    組員在使用框架代碼時(shí)，如果有改動(dòng)，則需要表明改動(dòng)的日期、姓名、改動(dòng)的地方。
3.    如有添加新的代碼，則也需要注明編寫的時(shí)間、姓名、以及簡(jiǎn)單的介紹一下該函數(shù)的大概用途。
4.    在整個(gè)代碼框架搭好之后，就在這個(gè)框架上進(jìn)行修改，每個(gè)人在完成自己工作后，將文件名改成日期+姓名+上午/下午/晚上，下一個(gè)人在此代碼上繼續(xù)修改。
5.    每個(gè)小組成員，在完成自己當(dāng)天任務(wù)后，寫一個(gè)簡(jiǎn)短的日記，記錄自己今天所作的事情以及遇到的問題。

程序下載(代碼不完整,僅供參考): 16F代碼（帶DFP).7z (332.89 KB, 下載次數(shù): 13)

2022-5-25 16:51 上傳

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這樣的調(diào)試才能使能力不斷的提高   過程中不斷的解決問題   
實(shí)際工程項(xiàng)目中   還是對(duì)方案算法系統(tǒng)整合等要求更多

完整代碼能分享一下嗎?這個(gè)缺少文件