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2024电赛H题参考方案（+视频演示＋核心控制代码）——自动行使小车

news 来源：原创 2024/9/21 3:34:03

目录

一、题目要求

二、参考资源获取

三、参考方案

1、环境搭建及工程移植

2、相关模块的移植

4、整体控制方案+视频演示

5、视频演示部分核心代码

总结

一、题目要求

小编自认为：此次H题属于控制类题目，相较于往年较为简单，功能也算单一，四个题目的时间要求都不是很高，容易得分，其中主要难点可能是TI芯片了，但是资源丰富，那也就不是问题了。

二、参考资源获取

嘉立创官方为了助力电赛，特地推广了一款TI的开发板——MSP0系列（刚好是题目要求的），其中覆盖开发环境的搭建（直接最熟悉的用Keil进行开发，同时搭配图形化配置，简直就是Keil+STM32Cube的开发模式），同时配套各种外设的开发教程以及各类传感器等模块的开发教程，附加源码示例，直接移植即可。

嘉立创电赛开发板x2https://lceda001.feishu.cn/wiki/JNu0wa35pi4feikXbmlcJRwLnGl

MSPM0G3507开发板https://wiki.lckfb.com/zh-hans/dmx/

三、参考方案

1、环境搭建及工程移植

参考立创平台，搭建开发平台，使用Keil进行开发：

环境配置流程https://wiki.lckfb.com/zh-hans/dmx/beginner/install.html

重点是：在Keil环境下安装SysConfig 工具。SysConfig 是一个直观而全面的图形实用程序集合，用于配置引脚、外设、子系统和其他组件。它可助我们直观地管理、发现和解决配置冲突，以便有更多时间去编写核心逻辑代码。如下，其配置界面：

2、相关模块的移植

1、移植MPU6050模块

该模块主要用来转向角度控制等，可以使小车走直，平稳角度转向等。

2、移植TB6612电机驱动模块

用以驱动电机。

控制电机时，最好加上速度环控制，所以需要对编码器进行测速，可以通过配置定时器和外部中断实现测速，可以参考esp32测速方式。

参考内容：编码器相关知识及ESP32-Arduino程序_esp32解算ab编码器-CSDN博客

其他模块根据需要自行移植。。。。。。

4、整体控制方案+视频演示

这里只是为了验证方案，采用的是STM32为主控，OpenMV摄像头巡线，但控制方案、巡线原理都一样，都是通过控制黑线与中心线的偏差关系，只是电赛官方要求不准用摄像头，但用灰度传感器也一样。通过灰度传感来获取偏差，灰度优点是点位准确，只是数据相对摄像头获取的较为离散，但只用比列控制，也完全足够了。

最后根据速度环、转向环、巡线环的控制方式验证一下方案。以速度环为整体控制内环，外环由转向环和巡线环选择作用，在遇到黑线时开启巡线环，脱离黑线时开启转向环，其中转向环主要控制小车转向，并且按照某一方向直线行驶，如果转向不稳定，或者要求更高，可以引入角速度环。

基本控制流程框图如下：

方案改进：如果转向不稳，则可以引入角速度环，以控制转向时的速度稳定。。。。。。

以下为相关演示视频（原视频，去原声）：

2024电赛H题方案演示一

2024电赛H题方案演示二

方案基本可行，速度稳定且并未到达该车上限，需要进一步的优化控制逻辑，这里使用的是统一速度行驶，可采取变速行使，可进一步提高稳定性和减少整体耗时。明显缺陷：MPU6050存在零漂等，准确度不好，如能用算法解决，稳定性可进一步提高，其次该车的初始摆放位置较为重要，初始角度为后续转向的参考。若采用四轮小车，只需将左边两轮和右边两轮进行分别同步即可，可能还需要微调参数。

5、视频演示部分核心代码

#define limit_180_Z(n) ((n>0)?(n-360):n)
#define limit_180_F(n) ((n<0)?(n+360):n)int base_speed = 70;// cm/s
int Target_angle = 0;#define OpenMV_Kp 1.1
#define Line_Kp 2
uint8_t ABCD_flag = 0;
uint8_t TI_flag = 2;void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{float angle_Err = 0;static uint8_t last_line_flag = 0;if(htim->Instance == TIM2 ){motorA.speed = get_speed_motorA();motorB.speed = get_speed_motorB(); 
//        motorA.S += motorA.speed*0.01;//路程等于速度积分，单位：cm
//        motorB.S += motorB.speed*0.01;//cmif(last_line_flag != line_flag) {ABCD_flag++;}last_line_flag = line_flag;if(line_flag == 1)//巡线{motorA.Target_Speed = base_speed - rho_org * OpenMV_Kp;motorB.Target_Speed = base_speed + rho_org * OpenMV_Kp;}else //转向和直线行使{   if(TI_flag == 1)//视频一演示，不交叉走圈{                if(ABCD_flag == 2||ABCD_flag == 6||ABCD_flag == 10||ABCD_flag == 14){Target_angle = -180;angle_Err = limit_180_Z(MPU6050.yaw)-(Target_angle+ABCD_flag*0.6);}else{Target_angle = 0;angle_Err = MPU6050.yaw-(Target_angle+ABCD_flag*0.5);}}else if(TI_flag == 2)//视频二演示，交叉走圈{if(ABCD_flag == 0||ABCD_flag == 4||ABCD_flag == 8||ABCD_flag == 12){Target_angle = -33;angle_Err = MPU6050.yaw-Target_angle;}if(ABCD_flag == 2||ABCD_flag == 6||ABCD_flag == 10||ABCD_flag == 14){Target_angle = 215;angle_Err = limit_180_F(MPU6050.yaw)-Target_angle;      }                    }motorA.Target_Speed = base_speed - angle_Err * Line_Kp;motorB.Target_Speed = base_speed + angle_Err * Line_Kp;               if(ABCD_flag == 16) //走完四圈停下来{motorA.Target_Speed = 0;motorB.Target_Speed = 0;}           }motorA.out = pid_control(POSITION_PID,motorA.speed,motorA.Target_Speed,200,18,15);motorB.out = pid_control(POSITION_PID,motorB.speed,motorB.Target_Speed,200,18,15);        Load(motorA.out, motorB.out);}
}

其中，代码较为粗糙，可以进一步改善：

1、交叉走圈时，可以先转到指定角度，然后再加基础速度，稳定性可能要好的多，方便提速。

2、再经过ABCD点一定距离或时间时，可以加快速，快到ABCD点时或到ABCD点时减速，甚至去掉基础速度，整体采用变速运行，前提是巡线和直线行驶部分要稳。

3、MPU6050零漂处理，有条件直接换更好的陀螺仪使用，如果要继续使用，可以采用：

（1）在小车运行前，要等待其初始化完成，并稳定读取初始值，然后再启动小车的运动控制。

（2）更好的是，等待其初始化完成后，多次进行数据读取并采用均值滤波，将处理后的值作为初始值，最后再进行小车运动控制。

4、等待大家发言，有更好方法欢迎评论留言。