6.1调试
1.外部因素
通过测试在开灯、灭灯、黑天、白天等极限情况传感器是否还是能正常工作。
2.重量因素:
重量因素是影响赛车性能一个很重要的因素。赛车重量较重时可以带来轮胎较好的贴地能力,可以防止侧滑,但是带来的负面影响更多。首先,重量大意味着惯性的增大,因此加、减速时所花费的时间就更长;其次,大重量的赛车在弯道的转弯不会非常迅速。因此赛车的重量应该越轻越好。这也是我们的赛车尽量减少模块数量的原因。
3.光电探测器伸出车体长度因素:
赛车比较大的滞后环节都是机械环节。包括电机的加减速有很大的滞后,舵机的转向也有很大滞后,因此越能提前对赛道状况进行判断就越能更好的抵消这种滞后。由此看来,探测器似乎应该越向前越好。但是如果车体过长,会引起转弯带来的车体超出赛道部分过多,于是想到了把前排传感器倾斜45°角放置,这样物理向前伸的长度不会太长,但是前排传感器探测的距离增加了。
4.速度设定值的确定:
赛车的调试没有明确的参数,因此只能通过观察特征赛段的赛车行驶状况来不断改进。特征赛段在制作的模拟赛道上表现为:直道、发卡弯、波浪弯,如图所示。三个特殊地方的性能提高意味着赛车整体速度的提高。
调试时首先找到一个比较低的稳定速度,保证赛车在没有任何过冲的情况下完成整个赛道。然后不断增加设定速度直到极限状况。调整规则如下:
1. 如果整个赛段赛车均能严格巡线,没有超调,则增加设定速度。
2. 如果直道有抖动则降低转弯程度。
3. 如果弯道速度过慢则增加弯道速度设定值。
在调试的后期,考虑到实际赛道和我们制作的从赛道材质、赛道形状等都有差别,因此增加按键,设定不同的速度档位以适应不同的赛道状况。
为了检测小车在行驶某一段过程中的速度,我们用光敏电阻制作了外部测速调试板,如图5.5、5.6所示:

用热缩管套着的是光敏电阻,测量时用电筒对照。小车放在电筒和光敏电阻电路的中间,当小车遮挡住电筒的光强时,光敏电阻阻值大,小车跑过光敏电阻所在位置时,无遮挡,电阻值遇到光强变小,这个瞬间的电压跳变出发调试板上的单片机计数并在LED上显示出来。
5.舵机转向的确定:
舵机转角多少是由PWM信号控制的,不同的占空比PWM信号控制着不同的转角。
首先在调试板上设置了按键,每按一键增加1度。启动小车,不让小车自己识别弯道转向而让小车在我们人为的作用下转角,画出一定曲率半径的圆圈。用直尺测量出圆圈的半径,使小车转角与所能转弯的曲率半径对应起来。设定的角度有14°,16°,18°,20°,22°,24°,数据分析发现14°能转曲率半径是90cm弯道,24°能转曲率半径是50cm的弯道,估摸出每增加2°曲率半径就增加10cm。因为赛道弯度的曲率半径至少是50cm,经过测量和调试,对小车该有多大的转角有了比较清楚的认识。
6.传感器遇到的问题
小车靠传感器来识别赛道情况,如果传感器受到干扰,采集进来的数据不准确,会严重影响到小车的赛跑。小车初跑时,抖动很大,于是实验对同一个位置进行采样,然后用开发环境中的在线调试的方法查看AD采样进来存在存储单元的转换值。分析出值的变化不稳定,容易受外界光的影响,所以在传感器电路在加了电容滤波。
后期小车试跑中,发现小车识别不到十字交叉的黑线,到了十字交叉的地方,小车不动作。分析得出,传感器采样太慢,软件修改采样时间都没有太大的改善,最后发现增加的滤波电容过大,影响了传感器的反应速度。于是用容值小的独石电容换下了大容值的电解电容。
7.电源遇到的问题
在测试舵机转角和弯道曲率半径间的关系实验中,发现舵机有很明显的抖动情况,在测试地面画出的圆圈不是正圆,完全是不受控的打方向。于是把车放到试验台上用手抓住后轮,在启动小车的瞬间,发现小车有很大的抖动。分析得出开启的瞬间,电机和舵机同时开始工作,造成电池电动势瞬间下垮,导致单片机和舵机不正常工作。于是在电源模块设计中加上了π型滤波电路,很好解决了这一问题。
8.电机对舵机的干扰问题
电机高速动作,电磁噪声特别大,对控制舵机转向的PWM信号有很大的干扰。为了排除干扰,在电机的外壳上装了3个0.1uF大电容,分别是在电机的两根控制线之间、两根控制分别与电机外壳间。
6.2模型车技术参数统计



