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標題: 智能小車為什么走不直 [打印本頁]

作者: a119 時間: 2013-9-5 13:43
標題: 智能小車為什么走不直
這個問題做過智能小車的都應該遇到過，因為在目前的智能小車中，差分驅動仍是主流。
所謂“差分驅動”，就是左、右輪分別用電機驅動，通過改變兩個電機的轉速實現小車前進和轉向。
“小車走不直”的癥結也正是緣于此！

因為兩個電機驅動的差異性，導致兩個輪子轉速不同，就使得小車本該直線行駛的軌跡發生偏移，也就是俗稱的“走不直”。
首先，明確一點：兩個電機驅動特性完全相同幾乎是不可能的，尤其是在做智能小車這個層次的投入上。除了電機的特性差異外，減速機構的差異，以及運轉過程中的擾動，如輪子瞬間打滑、有微小的障礙物等因素，都會導致左右輪不同速，從而“走偏”。
而且，這是開環控制無法消除的！因為上述擾動不論是程度、還是出現與否，都是隨機的。所以，要想走直，只有引入閉環控制，即找到參照物，根據與參照物的偏差進行修正，從而保證小車走直線。

尤其是差分驅動的小車，舵機轉向方式的小車（類似于汽車）略為好些，但也存在，只是原因不同，舵機控制不是絕對連續的，存在死區，也就是說，靠控制很難保證正中，微小的偏差角，通過長距離的行走必然會顯現。此問題隨舵機的精度而減小，但很難消除。
和開車類似，如果閉上眼，即便把方向盤調正，也很難保持長距離走直線。必須通過眼睛得到偏差，通過手轉動方向盤修正，才可以走直線。
至此，得到一個結論：要想小車走直線，必須引入閉環控制。

至于用何種方式得到偏差，不是本文所討論的內容，此處只略微探討一下。
獲取偏差有相對的和絕對的兩種，所謂相對，即參照系和小車相關，或者說在小車上。所謂絕對的是指參照系在小車外，不受小車運動影響。相對而言，絕對參照系容易做好，但需要外部配合。相對參照系屬于小車，做好較難，但由于不受制于環境，有其優勢。選擇哪種方式取決于小車的需求。
一定有人會問：同樣是差分驅動，為什么有的小車就走得很直？

下面就討論一下小車結構對此的影響。
差分驅動小車常見的有如下幾種：

分別分析一下上述四種模式，其發生偏向時小車的受力情況：
1 號車：當驅動輪運動偏差帶來轉向時，導向輪需要做軸向移動，如果所用輪子是萬向輪，則會轉向為徑向運動，無阻力，很容易偏向。如是球形輪，阻力也很小，同樣易于偏向。只有使用定向輪，其軸向移動阻力很大，導致偏向的力被抵消或減弱，從而使小車易于走直，但代價是轉向也不靈活，尤其地面阻力很大時。
2 號車：道理和1號車類似，但有幾點差別，其一：由于這樣布置，導向輪作為支點通常不會同時受力，有些像蹺蹺板，任意時刻只有一個受力，相對于1號車導向輪的垂直壓力要小，因此其運動阻力就小，抵御偏向的能力也就弱。其二：由于導向輪距離驅動輪肯定比1號車近，阻止偏向的力矩也小于1號車，所以相對于1號車，2號車更容易偏向。
3 號車：和1號車相比，其存在2個導向輪，通常這類結構的導向輪不會用萬向輪和球形支點，多數使用定向輪，2個定向輪的軸向阻力肯定大于1個，所以這個結構很容易走直線，但其轉向就很困難了，讓其走一個流暢的弧線幾乎是不可能的。
4 號車：和三號的差別在于4個都是主動輪，導致轉向的中心從后輪移至小車中心，其偏向阻力和3號車一樣，只是由于中心變化，導致偏向阻力矩減小，從這點上看，應該比3號容易偏向，但由于4個都是驅動，其偏差更為離散，不一定是同側的偏差方向一致，所以應該是很難偏向，走直線應該容易。但和3號車一樣，轉向不會流暢，尤其是地面摩擦力較大時。
“不幸”的是，四代圓夢小車就是最易偏向的 2 號車結構，且由于體積小，結構對稱，2 個不利因素都被放大了。所以，要控制好需要一些水平，幾乎和做兩輪平衡車一樣。但作為學習應該是件好事，它能給你足夠的發揮空間。
綜上所述：小車的結構也會影響其走直線的偏差，可以根據需求選擇合適的結構，以降低小車的控制難度。

作者: horseydk 時間: 2015-5-6 17:49
樓主說的有道理

作者: 8imi8 時間: 2015-7-4 15:44
樓主說的有道理

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