调车说明

• 实验目的

  标定CM1，CM2（含正反轮径系数），β，Ψ，α，L，SCALE(含正反积分系数)共10个参数，以达到定位精度。

1. 陀螺仪标定

在进行车标定之前，必须进行陀螺仪标定实验，确定陀螺仪的积分系数。陀螺仪的数据直接影响后面的实验结果。

积分系数和陀螺仪的转速相关，因此，我们需要测定不同速度下陀螺仪的输出，并拟合得到转速和积分系数的函数。具体的实验流程和实验设备参考这里

以VG910为例，我们可以得到这样的数据。更新后的积分系数就是原始积分系数*陀螺仪输出的转角/359.99

有了这些数据后，我们就可以二次曲线拟合陀螺仪积分系数与转速的关系啦。不过在实际处理的时候，考虑到运算速度等原因，我们并不是直接拟合一条以转速为自变量，积分系数为因变量的曲线，而是借助一个中间变量filted_rate来直接拟合。大家可以在代码中看看filted_rate到底是一个什么东西。

我们借助excel拟合得到filted_rate和积分系数的关系式。考虑到单片机计算量，我们在excel中算出filted_rate从0变化到1500时的积分系数，制成一张表格（写一个数组），放进代码中，用牺牲空间的方法换时间。当然，后面大家也可以直接将函数关系式带入解算，不过务必观察陀螺仪输出的角度是否准确。

另外，陀螺仪正转和反转的积分系数不同，但变化的趋势相同。也就是说两者的函数表达式是相同的，都是二次函数，只是二次函数前的系数不同。考虑到这一点，我们对参数进行微调。在标定结束后，我们会让陀螺仪在低速（30）、中速（75）和高速（120）下分别正转和反转，观察输出角度。

我们分别对正转和反转的三组角度取均值，与359.99做商，就得到了积分系数前的系数。

最后在代码中积分系数长这样

POS_SCALE = 0.999776814425075 * SCALE_TAB[(int)(filted_rate)];
NEG_SCALE = 0.99976596441063 * SCALE_TAB[(int)(-filted_rate)];

2. 直线参数标定

• 2.1实验准备

1. 小车安装

为了让小车沿着导轨走，需要机械组同学以一定安装要求把小车固定在导轨上。安装要求如下：

（1）稳定性。用于固定小车和滑块的两个夹子需要隔得远一些，否则两个夹子安装太近时，小车容易晃动。

（2）平行要求。保证车的边缘和导轨边缘平行。限位板可能有很大的加工误差，比如之前有一次孔打反了，小车的边缘和导轨就是倾斜的；

（3）使用原装钉子。

1. 确定小车坐标系以及对应参数。小车坐标系由主控指定，码盘坐标系是码盘固有属性，我们规定当脉冲数为整的方向为轮子的正方向，码盘坐标系为右手系。

2. 找机械组量模型，确定β，α，L理论值，以及小车装在轴承上后，旋转180°坐标改变量x，y。（相对小车坐标系）x，y是圆弧标定所需参数，这里一起问。随后把数据记录进表格

3. 做好文件整理工作。新建一个文件夹，格式和内容如下

   – 日期-车

   ​ – 代码（注释掉圆弧解算部分）

   ​ – 必要文件（包括process.md、陀螺仪标定表格、机械组参数表格、直线标定表格、圆弧标定表格）

• 2.2导轨直线度标定

实验目的

由于导轨可能存在弯曲，小车走的并不是直线，如果直线的曲率过大，将会对标定结果造成影响，因此，我们先确定导轨直线度，选出一段可用距离调车。可用距离d为长度大于180cm（对应码盘脉冲数大于30000），起点和终点角度差小于0.1°的一段距离。

实验流程

1. 安装检查：
   • 滑块是否配套原装钉？除非原装钉长度不够，否则用原装钉
   • 打扫场地
   • 码盘和轮子是否着地？否，找机械组人员看看，抽去树脂垫板
   • 小车推动是否顺滑？否，导轨上油擦灰、添加滑块中滚珠或者更换滑块和导轨

2. 代码检查：

   • 在代码中修改从量模型中获取的参数，接上码盘，保证码盘没有反接。
3. 直线度检查：

   • 将小车从导轨起点推到终点，每隔36cm记录一次角度值，记录AngleDeg，选出可用距离

   • 选出可用距离后，需要再推一次小车，验证在该段AngleDeg变化是否小于0.1

   • 如果没有可用距离，需要重新拧导轨

• 2.3联合标定

实验目的

确定CM1，CM2（含正反轮径系数），β，Ψ，确保小车能走准直线。

流程

1. 检查小车坐标系、码盘坐标系和对应参数。注释掉圆弧更新部分。

2. 在可用距离内来回推小车。比如从导轨标注有36的孔推到252对应的孔，打开watch栏中的Position_Now，记录下码盘1和码盘2的总脉冲数。reset，然后从252推回到36，再次记录数据。这样来回推四组之后，观察四次数据里，码盘1和码盘2在走同一方向时脉冲数波动是否在20个之内。比如下表中，四次y-方向码盘1的值最大为38076，最小值为38066；码盘2脉冲最大为38211，最小值为38202，脉冲变化均小于20，因此，我们认为y-的四组数据都是有效的。

   确保每一次数据都有效之后，我们喊机械组拆车，换另一个轴继续推。比如现在在标y轴，装完之后就标x轴。最终，我们得到如下表格。

1. 将数据取均值再取整，放入计算表格。

中间的计算参数只需要关注

然后我们就可以得到结果啦，一般解1就是正确结果。

正反轮径系数根据实际情况确定，如y负x负时，码盘1的脉冲数都为正，那么对应的0.004020754就是码盘1的正轮径系数。

CM1、CM2解算出来都是0.0040左右，mp，即Ψ解算出来小于0.01，如果数据不在这个范围内，就需要检查输入数据和β值。

根据实际情况在中间参数栏将β修改为β±PI()，比如实际中β应该是45°，而表格解算出来的β是-135°，那么β为β-PI()。这是因为三角函数运算具有多解，我们必须选出符合实际情况的解才能算出正确结果。

1. 检验

   解算完成后，在导轨上将小车任意推动一段距离，检验小车输出的距离是否准确。重复三次精度都达到要求后就可以进行圆弧标定实验。

3. 圆弧参数标定

实验目的

标定α，L，使小车能走准曲线。实际上直线标定后小车就能走弧线了，但从理论上，圆弧解算精度更高。

实验准备

让机械组同学把小车固定在轴承上。轴承难装，大概会花半个小时。装完后需要检查是否有轴向偏移。

实验流程

1. 检查程序中圆弧反算的部分，将K1 = arc_K1 - x ；K2 = arc_K2 - y处的x，y改成表格里的数值。随后，注释直线更新

2. 选一块地势平坦的区域，让小车顺时针转180°（Angle_Deg的值为180），截图记录解算出来的α，L（对应代码中的msg_Angle_OO和msg_OO_Distance）的值。Angle_Deg约接近180，解算精度越高，一般希望精确到小数点后两位。推车的同学可以从小车远端慢慢推，注意不要有回程和抖动。reset，让小车逆时针旋转180°，截图记录。

   

3. 推完四组之后，记录数据。确认数据波动不大的情况下，比如正转几次L的差值都在0.01以内，对正转组数据取平均，刷入代码，分别将小车顺时针和逆时针旋转180°，观察watch栏中Poistion的x，y值。如果解算的x，y值与真实x_real，y_real值误差较小，比如(x-x_real)/sqrt(x_real^2+y_real^2)<=0.1%，则认为标定结束。

   

额外说明

1. 现在圆弧标定很费时间，因为实验值理论值总是不能很好吻合。可以看到，正转和反转算出来的L和α有明显不同。现在的做法要么是把一边尽量推准，如算出来x，y的误差都在千分之一，标定就完成了。另一种是定性分析。
2. 3m长的jlink特别容易掉，最好换用无线jlink，或者检查keil和jlink兼容性。硬件一般不会出问题，如果是硬件接口松了，重接即可。