贯通车队运行链并支持轨迹自动推导β
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对,当前日志足够做分层建模,但物理因果顺序要明确:
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```text
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目标舵角 TargetTh
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↓
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舵角PID/前馈控制器
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↓
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左右电机实际下发命令 SentLeft / SentRight
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↓
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左右电机实际速度 ActualLeft / ActualRight
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↓
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左右轮差速产生舵轮转动
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↓
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实际舵角 ActualTh
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```
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你可以建立以下几层模型。
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1. 单个电机响应模型
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分别辨识:
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```text
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SentLeft → ActualLeft
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SentRight → ActualRight
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```
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例如左前舵轮:
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```matlab
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G_LFL = ActualLFL / SentLFLMps;
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G_LFR = ActualLFR / SentLFRMps;
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```
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这可以得到左右电机各自的延迟、时间常数和增益,判断两个电机是否同步。
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2. 差速轮对模型
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计算:
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```matlab
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uDiff = (SentRightMps - SentLeftMps) / 2;
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vDiff = (ActualRight - ActualLeft) / 2;
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```
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辨识:
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```text
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uDiff → vDiff
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```
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它表示控制器给出的差速命令,到两个电机真正形成差速运动的过程。
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3. 差速运动到舵角模型
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辨识:
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```text
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vDiff → ActualTh
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```
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理论运动学关系是:
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\[
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\dot{\theta}=\frac{v_R-v_L}{d}
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=\frac{2v_{\mathrm{diff}}}{d}
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\]
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所以这一层理论上主要是积分环节:
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\[
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\theta(s)=\frac{2}{d\,s}v_{\mathrm{diff}}(s)
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\]
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实际数据中还会包含摩擦、轮胎滑动、机械间隙和舵角反馈延迟。
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4. 整体舵轮对象模型
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直接辨识:
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```text
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uDiff → ActualTh
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```
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这一模型包含:
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- 两个电机的响应延迟
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- 左右电机不同步
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- 差速转舵运动学
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- 摩擦和机械滞后
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- 舵角传感器延迟
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这是后续设计舵角PID最有用的模型。
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5. 完整闭环模型
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还可以辨识:
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```text
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TargetTh → ActualTh
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它包含当前PID参数,适合评价现有系统的上升时间、超调和稳定时间,但不适合单独用来重新设计PID对象。
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因此建议在Simulink中建立:
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```text
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TargetTh
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↓
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Controller
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Motor Pair Dynamics
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↓
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Differential Steering Mechanics
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↓
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ActualTh
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└────────反馈────────┘
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```
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第一版控制率设计优先使用:
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```text
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输入:uDiff
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输出:ActualTh
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单电机模型用于解释左右不同步和优化补偿。
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需要注意:模式切换时主要激励的是差速通道,`uCommon≈0`。所以现有三组实验足够辨识转舵过程,但不能完整辨识车轮公共滚动速度对舵角的干扰。以后如果要研究车辆自转运行中的舵角漂移,还需补一次低速公共轮速实验。
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