舵机转角滞后与弯入“十字”误判的创新解决方案Innovativesolutionstosteeringanglehysteresisandbendintothe"cross"miscalculation潘光华，黎衡，邵雨亭，刘聪（哈尔滨工业大学，BinaryStar队）摘要：本设计以“飞思卡尔”杯全国大学生智能车竞赛为背景，为解决舵机转角滞后的问题，建立小车转向模型，提出了基于“空间解析几何法”和“线性拟合法”的寻找舵机最优输出臂长方案；为处理电磁车弯入“十字”易误判的情况，提出了基于“重获AD值法”的弯入“十字”方案。实践证明方案可行且效果极佳。关键词：智能车；转向模型；最优输出臂长；重获AD值；弯入“十字”I.引言本文对于舵机转角反应滞后的情况以及弯入“十字”存在的问题提出了合理可行的解决方案。Ⅱ.小车转向模型和寻找最优输出臂长1）小车转向模型图1小车右转转向模型如图1，AP和BM为主销与连杆距离l；AB、CD为前后轮轴长lQ，lH；KL为前后轴轴距lQH。两前轮轴线与后轮轴线交于赛道曲率中心O。设左右轮转角分别为θL、θR，则：θL=∠PAQ；θR=∠MBN。由OC-OD=CD得小车右转弯转角方程：QHQHLRHLRcoscostantanlllll(1)将B车模参数输入进行仿真，结果如图2。图2左右轮转角关系结论:右转弯时,右轮转角比左轮大，左转同理。2）“线性拟合法”寻找舵机最优输出臂长舵机转向延迟与其转角大小成正比，舵机转角越小过弯转角响应越快。这与舵机输出臂长γ有极大的关系。输出臂过长易使舵机达到其堵转力矩，过短则车轮转角范围受限。设舵机额定电压下堵转力矩为Mmax，前轮转动所需最大驱动力为fmax。由1）中结论知，小车转向时前轮转角大小并不一致，设其中较大的转角为ε，最优输出臂γ应满足使α/β最小且γ与fmax数量积γ×fmax×sin（180°-ε）不大于Mmax。[1]图3空间解析模型图如图3以主销为Z轴，前轴为Y轴建立空间直角坐标系，舵机安装在前轮轴的中垂线上。A点坐标：(𝑙sin𝛽,𝑙cos𝛽,0)B点坐标：(𝑙,𝑙Q2−𝛾sin𝛼,𝑙(1−cos𝛼))于是得到车轮转角β与输出臂长γ的关系：Q22ABOAOB2ll(2)1°的精度足以满足小车寻迹要求。给定不同γ，让β以1°为步长从90°递增到150°，利用式(2)求出相应的α，对这61组(β,α)进行线性拟合。所得直线斜率Slope越小，说明舵机转角响应越快。NNN1112NN211NNiiiiiiiiiiiSlope(3)采用SD-5舵机参数，利用Matlab编程，得到最优输出臂长。结果为：γ≈70mm,Slope≈0.1213。γ≈70mm时β与α关...
