智能小车转向控制方法和控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种智能小车转向控制方法和控制装置，所述方法包括：智能小车通过传感器测量出赛道的中心线位置偏差local_error；计算local_error

Steering control method and control device for intelligent car

The invention discloses a steering control method and a control device for an intelligent car. The method comprises the following steps: a smart car can measure the position deviation of the center line of the track by local_error, and calculate the local_error.

【技术实现步骤摘要】
智能小车转向控制方法和控制装置
本专利技术涉及自动控制领域，特别是指一种智能小车转向控制方法和控制装置。
技术介绍
在车辆特别是智能小车舵机控制算法中，以往最常用和最有效的转向控制算法通常是PID(比例-积分-微分)算法。对智能小车舵机转向控制进行调试的目的在于让小车在不同的赛道元素表现出不同特色，在不同的赛道元素都能给出合适的转角，使得小车在直道时尽可能避免震荡和摇摆，在弯道行驶的时候，应该能够准确地、顺畅地跟踪路径。通常智能小车舵机的转向采用了比例P调节，因此对参数KP进行必要的调整可以找到合适的KP：KP太小，小车在过弯道的时候表现了明显的转弯不足，通过连续的大S路段会出现冲出赛道的现象；KP太大，小车在过直道的时候容易出现舵机抖动。通过多次实验找到合适的KP，但是当加入KD参数以后KP参数还要继续做出相应的微调才能达到满意的效果，并且KD的加入需要考虑偏差变化量的大小，所以给参数的整定带来了困难。本专利技术的专利技术人发现，智能小车舵机控制一般采用的是PD控制，因为加入I项后，积分环节的调节作用虽然会消除静态误差，但也会降低系统的响应速度，增加系统的超调量。Ti较小时，则积分的作用较强，这时系统过渡时间中有可能产生振荡，不过消除偏差所需的时间较短。所以必须根据实际控制的具体要求来确定Ti。然而单纯的PD控制不能很好的适用不同的跑道，所以对跑道进行了识别，而且对PD参数进行分段校正。这样方法虽然实用，但是调试需要消耗大量的时间。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种智能小车转向控制方法和控制装置，使得该控制方法下的智能小车能适合各种赛道，且使得智能小车的调试过程更为简易、快速。基于上述目的本专利技术提供一种智能小车转向控制方法，包括：智能小车通过传感器测量出赛道的中心线位置偏差local_error；计算local_error3，并根据local_error的一次项系数a，以及local_error的三次项系数b，确定所述智能小车的舵机转向输出PWM；根据计算出的PWM控制智能小车的舵机进行转向操作。其中，所述根据local_error的一次项系数a，以及local_error的三次项系数b，确定所述智能小车的舵机转向输出PWM，具体包括：根据如下公式一，计算PWM：PWM＝MIDSTRING+a×local_error+b×local_error3(公式一)其中，MIDSTRING为所述舵机的转向中值。本专利技术还提供一种智能小车控制装置，包括：位置偏差测量模块，用于通过传感器测量出智能小车所在赛道的中心线位置偏差local_error；舵机转向输出确定模块，用于计算local_error3，并根据local_error的一次项系数a，以及local_error的三次项系数b，确定所述智能小车的舵机转向输出PWM；舵机控制模块，用于根据计算出的PWM控制智能小车的舵机进行转向操作。进一步，所述装置还包括：调试模块，用于在所述智能小车的调试过程中确定所述一次项系数a以及三次项系数b。本专利技术实施例的技术方案中，智能小车通过传感器测量出赛道的中心线位置偏差local_error后，计算local_error的三次函数得到local_error3，并根据local_error的一次项系数a，以及local_error的三次项系数b，计算智能小车的舵机转向输出PWM，来控制智能小车的转向。而调试过程中主要是针对系数a和b进行调试。在调试过程中，不必对参数进行分段校正，也没有参数反复调整过程，即不用在确定一个参数后，在调试下一个参数时，重新微调上一个参数的参数。因此，基于1次项系数a和三次项系数b的PWM计算方式的调试过程更为简易、快速。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种智能小车转向控制方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种智能小车调试方法流程图；图3为本专利技术实施例提供的圆形跑道示意图；图4为本专利技术实施例提供的大S形跑道示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种智能小车转向控制装置内部结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的调试模块内部结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。需要说明的是，本专利技术实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本专利技术实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。本专利技术的技术方案中，提出了一种基于三次函数的智能小车转向控制算法。也就是说，智能小车通过传感器测量出赛道的中心线位置偏差local_error后，计算local_error的三次函数得到local_error3，并根据local_error的一次项系数a，以及local_error的三次项系数b，计算智能小车的舵机转向输出PWM，来控制智能小车的转向。而调试过程中主要是针对系数a和b进行调试。相比于现有技术的调试过程也是需要对两个参数进行调试，因此，本专利技术技术方案没有增加调试参数的个数。此外，1次项系数a代表的是直道和弯道转弯特性，而三次项系数b代表的是弯道上的特色；所以可以先根据所述智能小车在弯形跑道的试跑情况调整a值，得到合适的a值；然后，根据所述智能小车在圆形、大S形跑道的试跑情况调整b值，得到合适的b值。在调试过程中，不必对参数进行分段校正，也没有参数反复调整过程，即不用在确定一个参数后，在调试下一个参数时，重新微调上一个参数的参数。因此，基于1次项系数a和三次项系数b的PWM计算方式的调试过程更为简易、快速。下面结合附图详细说明本专利技术实施例的技术方案。本专利技术实施例提供的一种智能小车转向控制方法流程图，如图1所示，包括如下步骤：步骤S101：智能小车通过传感器测量出赛道的中心线位置偏差local_error。具体地，智能小车在赛道上行进时，通过传感器实时测量本小车距离赛道的中心线的位置偏差local_error。比如，可以通过智能小车车头安装的摄像头实时拍摄的图像来辨别本小车距离赛道的中心线的位置偏差local_error。步骤S102：智能小车根据测量的local_error，计算舵机转向输出PWM。本步骤中，智能小车根据当前测量的local_error计算舵机转向输出PWM：智能小车计算local_error3，并根据local_error的一次项系数a，以及local_error的三次项系数b，确定所述智能小车的舵机转向输出PWM。具体地，智能小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能小车转向控制方法，包括：智能小车通过传感器测量出赛道的中心线位置偏差local_error；计算local_error

【技术特征摘要】
1.一种智能小车转向控制方法，包括：智能小车通过传感器测量出赛道的中心线位置偏差local_error；计算local_error3，并根据local_error的一次项系数a，以及local_error的三次项系数b，确定所述智能小车的舵机转向输出PWM；根据计算出的PWM控制智能小车的舵机进行转向操作。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据local_error的一次项系数a，以及local_error的三次项系数b，确定所述智能小车的舵机转向输出PWM，具体包括：根据如下公式一，计算PWM：PWM＝MIDSTRING+a×local_error+b×local_error3(公式一)其中，MIDSTRING为所述舵机的转向中值。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述一次项系数a以及三次项系数b是预先在所述智能小车的调试过程中确定的。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述智能小车的调试过程具体包括：对一次项系数a进行预估；在a的预估值的基础上，根据所述智能小车在弯形跑道的试跑情况调整a值；对三次项系数b进行预估；在b的预估值的基础上，根据所述智能小车在圆形、大S形跑道的试跑情况调整b值。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对一次项系数a进行预估，具体包括：根据如下公式二对一次项系数a进行预估：公式二中，为系数a的预估值，PWM_add表示舵机向左向右转向的最大变化脉宽能力，max_local_error表示所述智能小车在圆形跑道上基本沿赛道中心跑时，所述传感器所测量到的最大中线位置偏差值。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对三次项系数b进行预估，具体包括：根据如下公式三对三次项系数b进行预估：公式二中，为系数b的预估值，PWM_add表示舵机向左向右转向的最大变化脉宽能力，m...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋淑霞，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43