自动跟随推车项目总结_pid uwb跟随

舵机模块

舵机采用的模式是1ms到2ms模式，对应的角度是180度，实际不到180度，可以根据180度和1ms对应关系，来确定脉冲值，不过这样不准确，因为舵机的线性度不是特别精准，最好还是实际测量为准，不同的脉冲值，测量下所对应的角度。

PID控制舵机

PID的作用按我的理解就是通过反馈来做一个闭环控制，比如我们设置了一个角度，如果不用PID，直接让舵机转到哪一个角度，会有两个大的缺点：1、快速的转动会使推车产生晃动，而且会因为惯性产生超调，车子的实际转的角度会增大。2、到达那个角度的实际值不一定是正确的，会因为有摩擦力达不到哪个角度。
下面根据1-6的公式来分析解决这两个问题：
我们做的是车子是智能跟随，在前方有UWB（相当于遥控）给车子发距离和角度，使用PID主要是为了控制舵机转向，让转向更稳定，车子走的更平稳，因为PID采用反馈的机制，这样可以做闭环控制，反馈回来的是车和UWB的角度差（相当于e(k)），因为我们做跟随，所以期望值一直是0，也就是角度差一直为0是我们想要的，所以一旦有角度差，就经过PID计算，让车子根据输出值调整，快速的消除角度差，以此达到跟随的效果。
针对第一个问题：使用PID的P值，比如P值是0.5，设置值是1，刚开始反馈值为0，那么我们第一次输出是0.5*e（K）=0.5，第二次输出0.75，第三次0.875，慢慢累加，这样舵机转动的角度不会突然增大，从而使车子行驶更平稳。
针对第二个问题，使用I值和D值，如果上一次的误差e（k-1）是大于0，那么说明，没有达到我们的设置值，那么就会加上e（k-1），从而增加角度的输出值，如果e（k-1）是负值，就会减，以此来达到克服摩擦带来的负面作用，D值代表的是一个趋势，斜率，就比如这一次的误差比上一次的误差大，那么D的一项就为正，就加上，来弥补误差。

**PID控制舵机的公式使用的是位置式的，位置式的公式如图所示：**
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增量式PID可由u（k）-u（k-1）得到：
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我们一般使用的是1-11的式子，比较接近原始公式，使用1-12也可以，不过效果没有1-11好。
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PID调试的坑

我们调试的时间浪费的挺久的，主要原因是PID公式没掌握好，没能理解透，和我们特殊的应用场景也有关系，下面以此介绍几个坑：
1：公式理解有误，期望值和反馈值选择错误，我们当时的反馈值错了两次，
一次是把输出值作为反馈值，既然是反馈，那么一定会和输出的控制值不一样的，就像采集的轮速值和你PWM控制的轮速是不一样的，我们用PID把他控制成一样，这样才称之为反馈，才有价值。
第二次是采样和反馈值是前后两次UWB的角度值，本来以为这个是正确的，我们理解的是这一次的角度值是30度，下一次是20度，我们控制到30度，实际上反馈是20度，所以他们两个做差等于e（k），以此来控制输出，达到我们的角度，这个按道理来说也是可以行得通的，但是这种控制力度太小，必须要两次UWB的角度有角度差时才能起一点作用，比如上次30度，这次20度，那么做差也才10度，PID的值要给的很大才可以，而且当两次都是30度时，e（k）=0，就没起到控制的作用。实际上应该是30度时就和0度相差30，那么PID的调节范围就很大了，可以快速的响应。所以我们的期望值是固定的0度，反馈值就是UWB返回的角度，e（k）=30-0，这样方便调节PID参数。
2：做运动控制，控制的速度一定要快，我们调试那么久的终极原因就是控制速度太慢，我们的数据平滑太严重，用中值滤波导致UWB数据严重滞后，滞后将近2S，这样角度不能快速调节，那就会一直出错，一直滞后。