EV3 巡线

山山山山茶树 · 发表于 2016-6-25 18:02:09

本帖最后由山山山山茶树于 2016-6-26 12:43 编辑

依然是EV3巡线的相关问题，这次所发内容是本人这三天学习《乐高机器人：EV3程序设计艺术》里有关巡线的知识之后整理出来的，望各位大神指点。巡线一直是一个热门话题，大家说的比较多的就是PID巡线，作为小白的我根本不知道啥意思。于是狂啃书本，从最基本的巡线开始。
切换

这个非常好理解

这种就是转左或者转右，没有直行的情况。于是又引入了直行的情况：

加入直行

   到这我相信各位看官也知道该如何去设置更多的运动状态，比如加入向左急转，向左稍微转弯，直行，向右稍微转弯，向右急转。这些都可以用切换模块来实现。然而这些远远满足不了千奇百怪的巡线路径。于是，我们继续优化我们的巡线程序。
   比例巡线
   这里我们就要引入误差值，增益值以及转向值。
   比例巡线是根据目标值（机器人走直线时颜色传感器的值，计算公式：目标值=（最大值+最小值）/2）和输入值（颜色传感器实际测量的值）来改变控制变量（控制变量本人理解为移动转向模块里的转向值）的。
   增益值决定了机器人对误差值变化的反应速度，是自己设置或者调试得到。
   误差值=目标值-输入值
   转向值=误差值*增益值

比例巡线，简单明了，然而原理不是很好理解。

   增益值需要反复的实验，找到最合适的增益值。用你自己的目标值和增益值测试这个程序，运行效果应该比切换程序更好。
PID巡线
      那么接下来将写到我所学到的PID巡线（可能称不上是PID，自己觉得良好{:soso__3110130392203091378_3:}）。之前看到唐伯虎大神写的PID巡线，觉得受益匪浅，结合《乐高机器人：EV3程序设计艺术》，浅谈一下学习PID巡线的感受。
   PID控制器——比例-微分-积分控制器
   和比例控制器一样，PID控制器也是用颜色传感器读数来调整起到控制作用的变量，也就是转向值。
   首先我们要采集颜色传感器的最大值和最小值，这个部分可以通过挪动机器人来实现，也可以让机器人自己完成。如何让机器人自己完成呢？首先我们需要一个机器人，然后写入程序就可以了。怎样知道颜色传感器采集的数值呢？将采集到的数值显示出来就可以了，这里需要用到显示模块。

编辑成我的模块

我的模块

选择需要的通道

点击确认后出现这样的程序，连接好通道就好了。

连接好之后

下面是完整的机器人自己读取最大值和最小值的程序

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   附件传不了，只能截图了。后期能传了再传一下。

   取得最大值和最小值之后又该怎么做呢？书上提到标准化传感器读数和目标值，公式是：标准化读数=100*（传感器读数-最小值）/（最大值-最小值）  它有什么好处呢？举个例子，不同的环境，不同的颜色，反射光值是不同的。以线路A最小值10和最大值80，线路B最小值30和最大值60为例，它们的目标值都是45，但是数值的范围不同，那么机器人对于这两种线路应该是不同的反应。线路A颜色传感器读数为60时，它还在线的边缘，而对于线路B它可能已经完全脱离线了。使用标准化读数之后，线路A的60，标准化为71，而线路B的60标准化为100。这个时候就反映出标准化读数的实用性，合理性。
   之前我们提到过目标值和误差值，在这里我们都将它们标准化。以线路A为例
   目标值45，标准化目标值为50    那么：误差值（Error）=目标值-测量值，标准化误差值=50-100*（测量值-10）/70

标准化误差值

之前写到过转向值=误差值*增益值。
这里我们将增益值记为Kp，这里就是PID里的P部分。
PID里的转向值，转向值=误差*Kp+微分*Kd+积分*Ki。
误差：Error，微分：Weifen，积分：Jifen。
Weifen=Error-上一个Error。新的Jifen=0.5*Jifen+Error。
微分项

微分项

积分项

积分项

转向值

转向值

PID巡线虽然好用，可是调试过程非常困难，希望大家能耐住性子慢慢调试。

山山山山茶树 · 发表于 2016-6-26 11:37:11

众木成林发表于 2016-6-25 21:35
非常精彩。是单光感巡线，期待楼主更新。

谢谢鼓励，只是自己看书然后结合实际得到的，希望有所帮助。

山山山山茶树 · 发表于 2016-6-25 18:02:49

未完待续。

众木成林 · 发表于 2016-6-25 21:35:48

非常精彩。是单光感巡线，期待楼主更新。

qq516994189 · 发表于 2016-6-25 22:00:41

前排！跟着楼主一起学习进步！

guansir518 · 发表于 2016-6-25 22:05:29

学习学习！

山山山山茶树 · 发表于 2016-6-26 11:37:31

qq516994189 发表于 2016-6-25 22:00
前排！跟着楼主一起学习进步！

谢谢，一起学习。

山山山山茶树 · 发表于 2016-6-26 11:38:40

本帖最后由山山山山茶树于 2018-5-25 10:33 编辑

guansir518 发表于 2016-6-25 22:05
学习学习！

一起学习！

山山山山茶树 · 发表于 2016-6-26 11:39:01

本帖最后由山山山山茶树于 2018-5-25 10:33 编辑

guansir518 发表于 2016-6-25 22:05
学习学习！

xf-0729 · 发表于 2016-6-26 11:46:41

写的很棒，学习应用一下

山山山山茶树 · 发表于 2016-6-26 12:44:41

xf-0729 发表于 2016-6-26 11:46
写的很棒，学习应用一下

谢谢支持。

山山山山茶树 · 发表于 2016-6-26 12:48:26

这里只有对转向的控制，有时间对控制功率的学习感受也写一下。还有如何快速的调节Kp,Ki,Kd,达到满意的巡线效果。

woshizi0535 · 发表于 2016-6-26 14:21:32

好贴~~~对新手帮助很大~~~~谢谢楼主的奉献精神~~~~

冀·闲庭信步 · 发表于 2016-6-26 16:38:35

好贴，鼓励。

继续

Death_Aimi92 · 发表于 2016-6-26 16:50:29

这种帖子要赞一个。

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