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自己打算将做过的电赛真题#xff0c;主要包含控制组的#xff0c;近几年出现的小车控制题目#xff0c;自己做过的真题以及在准备电赛期间刷真题出现的问题以及经验分享给大家
这次带来的是22年电赛C题——小车跟随行驶系统#xff0c;这道题目指定使用的是TI的单片…前言
自己打算将做过的电赛真题主要包含控制组的近几年出现的小车控制题目自己做过的真题以及在准备电赛期间刷真题出现的问题以及经验分享给大家
这次带来的是22年电赛C题——小车跟随行驶系统这道题目指定使用的是TI的单片机完成以下功能
采⽤ TI 的 MCU设计⼀套⼩⻋跟随⾏驶系统由⼀辆领头⼩⻋和⼀辆跟随⼩⻋组成要求⼩⻋具有循 迹功能且速度在0.3 ~ 1m/s 可调能在指定路径上完成⾏驶操作。
好了废话不多说开始 赛题分析
以下是赛题的任务部分要求采用TI的MCU,双车跟随且具有循迹功能速度在0.3 ~ 1m/s内可调能在指定路径上完成行驶操作 好根据题目我们来分析几个重要的点
1. 采用TI的MCU 2. 领头小车和跟随小车 3. 具有循迹功能 4. 速度在0.3m/s-1m/s内可调 5. 到达终点时要发出声光提示 6. 可沿内外圈行驶且内外圈可控 7. 当专家在E端放下等停标志时小车停车等待5s后停止 8. 双车之间的通信 9. 具有跟随功能 1、领头小车和跟随小车车型选择
这道题目要求的是双车要搭建两个小车
这道题目建议使用
三轮小车前轮为万向轮或牛眼轮后两轮为驱动轮
当然四轮小车也是可以的我在做这道题目的时候采用过前轮为舵机转向后两轮为驱动轮的方案效果也相当不错
在B站中观摩到的很多UP还采用的是四轮小车这种效果看起来也还不错
但是三轮小车的控制程度比后两种的车型难度较低很适合入门级别摸索
对三轮小车的控制差不多了就可以往后进阶了四轮小车也是一样的原理只不过多加了一些些东西 2、TI的MCU
做这道题目的时候没有采用TI的MCU使用的是Stm32F103RCT6
TI单片机是后面才学的后面学会了TI的MCU后使用起来和32是一样的
这道题目在练习时不必纠结是何种MCU我们要理解的是这道题目需要我们的什么知识点使用不同的MCU只是换了一个方式去调用外设其内部核心原理都是一样的
一般来说定时器串口中断都是要频繁使用的资源 3、具有循迹功能
这道题目的一个基础功能就是循迹一切都是在循迹的基础上进行的根据题目可以看到是黑线黑线循迹和之前21年送药小车循红线的思路其实是一样的
黑线还比红线多了几种选择
黑线可以采用红外对管来循迹可以采用几路红外对管并排排列分别放在小车的前部小车在运动行驶的过程中根据红外对管传回来的状态来实时修正小车的位置
放五个红外对管根据不同的状态给不同的偏差值然后根据偏差使用PID算法始终使小车保持在正中位置即可达到循迹功能
类似的还有OpenMv巡线灰度巡线
相关可以参考这个链接我的21年送药小车教程里讲过的都是一个思路大家熟悉后循迹基本就搞定了
分享21年电赛F题-智能送药小车-做题记录以及经验分享 还有哦调节转向PID提一个醒
转向PID只需要调节P和D就行了
因为这道题目的要求是速度在0.3m/s-1m/s内可调你初始调节的PID参数当速度快起来之后后面速度的转向可能就转不过来可能会偏离赛道这个时候建议将速度拉到最大然后调节PID参数将这个PID参数作为最终加载值这样PID参数适用于最大速度以下的转向
多调试一般先给个P放车进赛道走一段到达最大弯道即那四个最大拐角的时候看现象转不过去就加P加到能够快速转过最大拐角时即是合理P
可以适当给D增加快速响应 4、速度在0.3m/s-1m/s内可调
这个简单只需要设置几个按键按键1速度为0.3m/s,按键2速度为0.5m/s…依次类推
不同的速度如何设置呢
我们使用的是速度环PID调节的期望速度我们只需要给期望速度这就是我们的小车行驶的速度
按下按键速度在0.3m/s期望速度为0.3m/s 5、到达终点发出声光提示
这个如何实现呢摄像头识别到停止线后小车停止
蜂鸣器响灯光亮 6、可沿内外圈行驶且内外圈可控
内外圈可控是这道题的难点之一题目要求小车要实现内圈超车的功能 这就要求小车能准确拐到内圈中并实施超车
如何实现内外圈切换呢
在做题时起初是MV端实现当小车在跑第二圈的时候识别到停止线两次后对外圈的线进行屏蔽摄像头上就只对左边内圈线感兴趣此时巡线偏差修改小车根据PID算法拐到内圈轨道行驶 后面发现这种方法不太稳定可能会出现识别停止线错误从而造成拐入内圈时机不正确于是舍弃了这种方案 于是在32端实现当摄像头识别到停止线两次后左右轮给一个差速左轮速度比右轮速度小小车进而有一个向左偏移然后根据传回来的巡线偏差迅速调节小车姿态从而拐入内圈行驶 这种方案经测试效果较好成功率也挺高的从而实现内外圈可控 7、当专家在E端放下等停标志时小车停车等待5s后停止
这个就是MV端的任务嘞当识别到等停标志后根据MV传回来的标志位进行判断等待5s后再继续进行行驶 这一小问要求的是速度为1m/s1m/s在这个小赛道上速度是超快的了我们在调试的时候发现速度一快之后摄像头识别准确性大大降低当时好像采取的是模板匹配还是神经网络效果还是不理想 后面就没咋调了主要是摄像头方面需要多调节一下 8、双车之间的通信
根据说明全程所有的操作只有在领头小车上完成有启动按键和设置按键跟随小车只有一个上电开关
这也就是说领头小车是通信主机跟随小车是通信从机主机始终发数据从机始终接收主机发过来的数据
这里我们采用的是蓝牙模块HC-05蓝牙还是很好用的配置好后每次用的时候直接用就行嘞区分好主机和从机就行
说一下具体思路主车设置按键按下按键设置速度和题目模式此时按下按键后通过蓝牙主机发送数据给从机告诉从机此时的行驶速度和题目模式按下确认键后两小车开始行进 9、具有跟随功能
这也是一个小难点跟随小车要和领头小车保持20cm的间距全程都不能发生小车碰撞
这里呢我们采用HC-SR04超声波模块根据超声波探测前方小车的距离实时改变小车的速度从而达到控制间距的目的
这里呢我们一开始使用的是当小于某个距离阈值时小车速度–,大于某个阈值时小车速度始终保持20cm
这样嘞经过调试发现效果不咋好勉勉强强可以跟随哈哈哈也能加速和减速总的来说就是程序的鲁棒性不行
理想情况是离前方小车比较远加速离得非常近减速然后保持一段距离离得非常近马上往后
后面经过改进知道了其实可以根据超声波模块的距离变化使用PID算法输入为期望的跟随距离/小车当前得跟随距离输出的是小车的速度
这种跟随效果就非常好嘞但是在源代码中并未添加大家可以尝试一下我所了解到得一种跟随得较好方案 调试经验分享
这道题目看起来不就是寻黑线吗简简单单
但是在做得时候还是发现了很多问题的
下面分享一下调试经验
1、速度的计算
我所计算的速度都是以RPM为单位的根据小车转一圈的脉冲数和小车当前读取的脉冲数进行计算大家可以参考我之前写过的这篇文章的评论区查找如何将小车的脉冲数转换为RPM
Stm32-使用TB6612驱动电机及编码器测速
这里推荐轮趣的MG310电机这个电机最高转速为500转小小一个电机经过测试还是可以勉强跑到1m/s的
至少前几问绝对够用了大家还可以选择其他电机 2、主要程序逻辑
这道题目的主要程序逻辑还是挺简单的按下按键设置速度和模式按下确认键下小车开始行驶
后面就是一些模式的函数的书写根据按键按下的模式选择选择响应的模式函数遇到停止线停止 3、内外圈的切换
这个估计一下子调不好内外圈当时卡了我们好久
你们看当识别到停止线两次后还要往前走一段才是内外圈交点这个时候才开始内外圈交换所以这个距离可以采取记脉冲的方式也可以采用延时的方式来进行解决当脉冲数达到后或者是延时时间到后立马给个差速小车就拐到内圈去了
这个距离或者是延时时间需要好好把握一下 4、通信
这个也不多说了初次建议首先使用串口连接两个蓝牙分别插到电脑打开上位机互相发送数据成功后就说明蓝牙配置完成 如果后面出问题的话就是程序的问题从程序内部寻找原因硬件原因排除
下方是蓝牙的配对步骤 5、跟随功能
这个呢上述说过的超声波PID跟随是后面了解到的还未调试但是我觉得是一个非常好的方案跟随效果应该会非常好
具体大家还可以参考其他大佬的教程讲的挺好的 总结
这道题目看起来简单但是有好几个难点不只是简简单单循个迹有很多小细节
大家可以根据我上方的经验分享以及赛题分析进行参考做出自己的第一辆小车
经过这道题目后多磨磨将会对以下几种知识点熟练运用并掌握嘞
常见循迹方案超声波的基本使用无线通信模块的使用电赛经验get, 经验值1
希望我的分享对你有帮助同样我也开源了自己做这道题的代码大家可以参考学习 开源链接
大家可以参考学习
大家可以自行访问进行下载
下方为gitee开源链接请大家点一个star谢谢
oufen / 2022年电赛C题-小车跟随系统
