NXT - 龟兔赛跑 - 跟随移动物体 - 理论

Question

我正在检查 Robotics 过去的试卷作为考试前的复习，我发现了一个看起来非常令人困惑的问题。我的部门没有对过去的论文提供答案，所以我无法检查我是否正确。

public class Question4i{

  public static main(){
    float d = 30;
    float k = 1; //If it's equal to 1, why do we need it at all?
    while(true){
      error= GetSonarDepth() - d;
      if(error>100) error=100;
      setVelocity(k * error)
    }
  }

}

然后第二部分是有趣的地方：

这是我的理解：

1. Robot 和 Hare 放置在同一位置 0
2. 机器人开始倒车，而野兔匀速前进（误差为负）
3. 机器人发射声纳
4. 声纳读数显示距离为 30（误差为 0）
5. 机器人停止（错误为 0）
6. 在此调整过程中，野兔的移动距离保持不变
7. 机器人发射声纳（错误为正）
8. 机器人将速度提高到 setVelocity(error)
9. 在此调整过程中，野兔的移动距离保持不变
10. 机器人根据“旧”声纳读数改变速度，因为在速度改变期间，野兔会走得更远
11. 因此，机器人总是与期望的距离至少有点太远

我还得出一个结论，如果野兔速度高于机器人，距离会不断增加。不会有 STEADY STATE - 稳定是指保持距离。

问题：我认为在最好的情况下，机器人会在 30 到 30+ 距离之间摆动，但是您将如何更改程序以使其以恒定的 30 厘米距离行进？我也觉得 i 部分中 k 为 1 很可疑，可以吗？

Answer 1

使用比例增益，机器人的前进速度将与其与机器人的距离成正比 - 30 厘米。当我们达到稳定状态时，机器人将在一定距离处匹配野兔的前进速度，使得 (d - 30) * k == 野兔的速度。 IE。在某个恒定距离 > 30 厘米。

至于如何修改程序，您可能希望设置机器人的速度不仅与误差成正比，还要考虑误差的变化率。

推荐阅读：

• https://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller
• http://lejos.sourceforge.net/nxt/nxj/api/lejos/util/PIDController.html

或者，您也可以破解它以记住距离停止变化时的速度，并将其用作新的基本速度，并定期按比例增益以保持距离恒定，但使用 PD 控制会更强大:-)。

Answer 2

在标准控制规则下，机器人 在稳定状态下总是离野兔有点太远——因为 如果它在 30 厘米之外，它会将速度设置为零，而野兔会 离得远一点，所以最后会在远一点的地方安定下来 超过30厘米。

解决方案是为速度引入一个变量；在主循环中，在 每次迭代都将机器人速度设置为变量值。然后看 当前到野兔的距离与 30 厘米之间的差值，以及 调整与该速度成正比的速度 不同之处。这最终会给机器人带来一个稳定的状态 在 30 厘米的固定距离处将其速度与野兔匹配。

 public class Question4ii{
  public static main(){
    float d = 30;
    float speed = 0;
    float k = 1; //If it's equal to 1, why do we need it at all?
    while(true){
      change = k * (GetSonarDepth() - d);
      speed += change
      if(speed>100) speed=100;
        if(speed<-100) speed=-100;
    setVelocity(speed)
}