智能车控制精髓：第18届全国大学生智能汽车竞赛四轮车控制策略解析

智能车控制精髓：第18届全国大学生智能汽车竞赛四轮车控制策略解析

引言

随着科技的飞速发展，智能车技术已成为计算机科学与自动化控制领域的热点。第18届全国大学生智能汽车竞赛作为这一领域的顶级赛事，吸引了众多高校学子的参与。本文将基于该赛事，深入解析四轮车控制策略，为智能车爱好者提供宝贵的实战经验和可操作的建议。

一、舵机控制：智能车的方向舵手

舵机是智能车控制方向的关键部件，其性能直接影响车辆的行驶稳定性和准确性。在四轮车控制中，舵机的控制主要通过PWM波实现。

1. PWM波控制原理

PWM（脉冲宽度调制）波通过改变脉冲的宽度来控制舵机的转动角度。对于S3010和U400这两款常用舵机，其控制频率为50Hz，即每秒产生50个脉冲。通过调整PWM波的占空比（脉冲宽度与周期的比值），可以控制舵机的左右转动。

2. 舵机校准与参数设置

在实际应用中，舵机的左右极限值和中值需要通过机械校准来确定。通常，将舵机置于视觉中值附近，观察车轮是否正直，通过调整占空比参数（如STEER_MID、STEER_LEFT、STEER_RIGHT）来找到最佳的中值和极限值。

二、电机驱动：智能车的动力源泉

电机是智能车的动力来源，其驱动方式直接影响车辆的加速性能和稳定性。

1. 电机驱动方式

智能车通常采用直流有刷电机，通过两路PWM信号控制电机的方向和转速。一路PWM信号控制电机的正反转，另一路PWM信号控制电机的转速。例如，当A路PWM为高电平、B路为低电平时，电机正转；反之，则反转。

2. 电机控制代码示例

void Motor_Right(int pwm_R) {
    if (pwm_R >= SPEED_MAX) pwm_R = SPEED_MAX;
    else if (pwm_R <= SPEED_MIN) pwm_R = SPEED_MIN;
    if (pwm_R >= 0) {
        pwm_duty(MOTOR01_CH1, pwm_R); // 右电机正转
        pwm_duty(MOTOR01_CH2, 0);
    } else {
        pwm_duty(MOTOR01_CH1, 0); // 右电机反转
        pwm_duty(MOTOR01_CH2, -pwm_R);
    }
}

三、PID算法应用：智能车的智能大脑

PID（比例-积分-微分）算法是智能车控制中的核心算法，用于实现车辆的自主巡线。

1. PID算法原理

PID算法通过计算目标值与实际值之间的偏差，并根据偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）项来调整控制量，从而实现对车辆行驶方向的精确控制。

2. PID算法在智能车中的应用

在智能车中，PID算法通常用于将赛道的拐弯情况映射为舵机的打角值。通过摄像头或电磁传感器获取赛道信息，计算车辆与赛道中线的偏差，然后利用PID算法计算出舵机的打角值，实现车辆的自主巡线。

四、实际应用与调试建议

1. 实际应用场景

智能车控制策略在实际应用中需要考虑多种因素，如赛道条件、车辆性能、传感器精度等。因此，在调试过程中需要不断调整控制参数和算法，以适应不同的应用场景。

2. 调试建议

• 机械校准：确保舵机和电机的安装位置准确，拉杆长度一致，避免机械误差对控制精度的影响。
• 参数调整：根据车辆的实际性能调整PWM波的占空比、PID算法的参数等，以达到最佳的控制效果。
• 代码优化：优化控制代码的结构和逻辑，提高代码的可读性和可维护性。
• 仿真测试：在仿真