20.3-使用两个通道进行电磁循迹 STM32电磁小车 电磁循迹算法 归一化处理

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V3.3.0-STM32智能小车
视频: https://www.bilibili.com/video/BV16x4y1M7EN/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click添加链接描述
V3:HAL库开发、功能：PID速度控制、PID循迹、PID跟随、遥控、避障、PID角度控制、视觉控制、电磁循迹、RTOS等功能。

20.3-使用两个通道进行电磁循迹

我们知道了V1和V4的电压值、这个电压值正比于 电感垂直放置在磁导线的距离，那么我们很容易就容易想到 使用二者差值表示小车偏转方向和大小。

比如一次测量: V4:0.63 V1 :0.50 那么用 V4-V1 = 0.63-0.50=0.13 大于零表示往V4方向偏，0.13表示偏转大小

但是这个计算方法有个坏处，我们举例，假设小车位置不变，但是因为赛道线长度，电磁信号不同等原因，所以信号会整体发生变化，我们假设电压都提升10%，那么就是

V4: 0.63*1.1= 0.693

V1:0.50*1.1= 0.55

0.693 - 0.55 = 0.143

发现 0.143 和之前的0.13 还是有变化的。

那么尝试换个计算方法 使用差比和计算方法：(a-b)/(a+b) 计算：V4:0.63 V1 :0.50、然后(0.63-0.50)/(0.63+0.50) 结果是：0.13/1.13=

0.11504

(a-b)/(a+b) 计算：( 0.693-0.55)/(0.693+0.55)：0.143/1.243 = 0.11504

这样发现值就是相同的。

归一化处理:

进行归一化处理的原因是:是根据电感值在对应赛道到的最大值max，把根据这个max,然后再根据采集值value，使用value/max * 100 这个公式计算数据处理到对应0-100的值，这样的好处的是：在更换赛道后，测量新的赛道的最大值，改变max值即可，有较强适应性。

float g_fVoltageMax[4]={2.89,2.89,2.89,2.89};//用于归一化的最大ADC电压采集值 不同赛道要获得更好循迹效果 需要重新采集这个值
int   g_iVoltageGuiYi[4];//这个是四个通道归一化的结果，用0-100表示每个通道电压大小

使用归一化的公式进行计算

	/**归一化处理**/  
	for(int i=0;i<4;i++)
	{
		if(g_fVoltage[i] > g_fVoltageMax[i]) g_fVoltage[i] = g_fVoltageMax[i];//进行限幅
		g_iVoltageGuiYi[i] = g_fVoltage[i]/g_fVoltageMax[i]*100;//进行归一化计算转化到0-100
	}

进行差比和计算:

使用差比和原因: 可以直观反映小车偏离方向和程度，通过正负反映小车偏移方向，通过绝对值大小反映偏移程度。

定义两个变量

float g_fVoltageOuter;//电感杆外面两个电感差比和值 电感4和电感1 
float g_fVoltageInterior;//电磁杆中间两个电感差比和值 电感2和电感3

使用差比和计算公式进行

注意使用放置截断 使用(float) 进行转化

	/*差比和值表示小车的偏差 差比和计算公式 (a-b)/(a+b)这个值表示小车的偏差  */
	/* 下面是使用归一化的值进行差比值计算*/
	/*增加(float)的原因是转化成浮点数，防止整数除法时候出现截断现象*/
	g_fVoltageOuter = (float)((g_iVoltageGuiYi[3]-g_iVoltageGuiYi[0])/(float)(g_iVoltageGuiYi[3]+g_iVoltageGuiYi[0] +1));//外面两个电感差比和值 电感4和电感1 "-1"是因为要和数组索引对应
	g_fVoltageInterior = (float)((g_iVoltageGuiYi[2]-g_iVoltageGuiYi[1])/(float)(g_iVoltageGuiYi[2]+g_iVoltageGuiYi[1] +1));//里面两个电感差比和值 电感2和电感3

利用差比和值进行循迹:

根据差比和值正负和绝对值大小进行调整运动方向

	/*利用差比和值进行循迹*/
	if(0.75 > g_fVoltageOuter > 0.5)
	{
		motorPidSetSpeed(1,0.8);//左边运动 这个值可能需要根据自己轨道特点调整
	}
	else if(0.75 <= g_fVoltageOuter)// 检测小车位置到更加右偏了
	{
		motorPidSetSpeed(1.2,0.2);//更向左边运动 这个值可能需要根据自己轨道特点调整
	}
	else if(-0.75 < g_fVoltageOuter < -0.5)
	{
		motorPidSetSpeed(0.8,1);//右边运动 这个值可能需要根据自己轨道特点调整
	}
	else if( -0.75 >= g_fVoltageOuter)// 检测小车位置到更加左偏了
	{
		motorPidSetSpeed(0.2,1.2);//更向右边运动 这个值可能需要根据自己轨道特点调整
	}
	else{		
		motorPidSetSpeed(1,1);//前运动	
	}
		

显示屏幕方便调试：

调整把上面的一些数据显示在OLED，其实这部应该先做，先把一些计算的结果显示在OLED上，这样方便调试

	sprintf((char*)OledString, "O:%.2f  I:%.2f  ", g_fVoltageOuter,g_fVoltageInterior);//显示差比和值 O: 这个是外面两个差比和值计算结果 I:这个
	OLED_ShowString(0,1,OledString,12);//这个是oled驱动里面的，是显示位置的一个函数，
	
	sprintf((char*)OledString, "G1:%d  G2:%d   ", g_iVoltageGuiYi[0],g_iVoltageGuiYi[1]);//显示归一化后的数据 G1:电感1差比和值 G2 :电感2差比和值
	OLED_ShowString(0,2,OledString,12);//这个是oled驱动里面的，是显示位置的一个函数，
		
	sprintf((char *)OledString,"G3:%d  G4:%d   ",g_iVoltageGuiYi[2],g_iVoltageGuiYi[3]);//显示归一化后的数据 G3:电感3差比和值 G4:电感4差比和值
	OLED_ShowString(0,3,OledString,12);//这个是oled驱动里面的，是显示位置的一个函数，
	
	sprintf((char *)OledString,"v1:%.2f v2:%.2f ",g_fVoltage[0],g_fVoltage[1]);//显示 1、2 电压值  V1:电感1值 V2:电感2值
	OLED_ShowString(0,4,OledString,12);//这个是oled驱动里面的，是显示位置的一个函数，
	
	sprintf((char *)OledString,"v3:%.2f v4:%.2f ",g_fVoltage[2],g_fVoltage[3]);//显示3、4 电压值   V3;电感3值 V4:电感4值
	OLED_ShowString(0,5,OledString,12);//这个是oled驱动里面的，是显示位置的一个函数，
	

一些实际照片效果

把小车放置到通有正弦交流信号的轨道上：

小车放置到远离信号发生器位置直道上

把小车放置到轨道中间，然后观察O: 的数值(就是g_fVoltageOuter 显示的变量) 应该在0.00的左右。

然后G1:数值(g_iVoltageGuiYi[0]数值显示位置)和G4:数值(g_iVoltageGuiYi[3]的数值)应该大致相同

让轨道位于小车的左下方然后观察三个数值大小

O:应该是大概0.70-0.99比较大的值

G1:应该是大概0-30左右

G4:应该是70-100左右

下面我们让轨道位于小车右边

O:的值在大概-0.80- -1左右

G1:的值大概70-100左右

G4的值大概0-30左右