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1、一、机械部分一、机械部分我们的机械部分的制作是模仿了当前大部分日本模型车制作的。 车轮车轮1）车轮宽度：由于我们的轮胎与赛道之间的摩擦是非刚性的材料之间的摩擦所以就不能简单地应用高中物理中的库仑摩擦理论公式：F=0fF 为轮胎与赛道的摩擦力0为最大静摩擦因数系数f 为法向力防滑胶带与海绵胶带构成弹性轮胎，不遵守传统的库仑摩擦理论1。与大多数固体的摩擦特性相比，弹性轮胎的摩擦特性有点特殊，因为防滑胶带有较低的粘性和海绵胶带有可变形结构，所以类似于F1中的轮胎在较宽的频率范围内均具有很高的内摩擦，这使得摩擦力大小不仅与真实接触面积A有关，而且还呈非线性关系。 （详细信息参考轮胎摩擦力pdf简介）所
2、以我们的轮胎像当今大多数日本模型车一样选择了宽幅轮胎。2）轮毂半径:轮毂半径做较小原因有两点：一是便于在制作车体时将车体的重心尽量放低；二是在固定减速齿轮组的情况下小的轮毂半径利于电动机的输出转矩在轮胎圆周有较大了力输出，换句话说就是利于对车速进行控制。3）车轮的制作可以参照 09 年车体实物，由内到外依次为1 光轴2 尼龙材料做成的支撑部分（热水管两头各堵一个） ；3 热水管；4 透明胶带；5 海绵胶带；6 防滑胶带。 09 年车体光轴是在网上买的半径为 3.0mm。 尼龙材料是是非常好的耐磨材料，它的制作必须要用机床冲削出来，手工很难做到完美。 （样式参考图片）石油大学北边有一个小作坊。最
3、好是拿着事先买好的热水管和光轴去，对尺寸要求一定要严格它的圆周半径要跟热水管卡紧，又不能让热水管变形。孔径要比光轴略大一点点，适当的松保证光轴穿过孔时不能太紧又不能有晃得感觉。当场做一个试一试，符合标准后才能买单。一个车轮的配套轮毂尼龙支架形状 热水管在武夷山路东边的一个五金店买的，买的时候注意内外半径尺寸。 透明胶带是位了更换防滑胶带时防止海绵胶粘附到热水管上不便清除用。必须要加。 海绵胶带是网上买的。对海绵胶带的要求是不能太软否则会容易变形影响防滑胶带的粘贴或容易引起防滑胶带首尾相接处破损。胶带质量一定要买好的。 （海绵胶带往热水管上缠绕时，海绵胶带的开头一定要用剪刀剪平，缠完一周之后不要
4、急着剪断海绵胶带，将海绵胶带的将要剪断处往胶带开头处压一下，然后再分离，将要剪断处会有印痕，延此印痕剪下。 ） 防滑胶带也是网上买的。头尾衔接处一定要处理好。 （如果防滑胶带的防滑皮（黑色）脱落严重，可以将黑色的防滑皮撕下直接粘新的防滑胶带，同样注意衔接部分质量。在比赛之前的试赛道时防滑胶带出现问题时用此方法非常方便）传感器传感器1）传感器板华中科技大学的传感器板是自己做的，他们的传感器在传感器板上的密度分布相对组委会发放的密集一些，这样做是为了方便他们编写 PID 控制算法的误差采集。我们无须改进传感器板，这不是我们问题关键，日本车有用普通传感器板一样跑得非常漂亮的。传感器板上的毛刷注意贴的
5、质量，它的贴法不要影响直角拐弯时若传感器板探出赛道则能顺利回归赛道。2）传感器连接板传感器连接板长便于车子提前判断。譬如车子从直道进入 S 道需要右拐，如果传感器安装得比较往前，那么车子就会提前往右拐。但是传感器连接板又不能安装的过长，否则不便于直角拐弯。如果软件是用 PID 控制的话，那么传感器连接板的长度就不能随便改动了。因为一组参数对应一个传感器长度。在调试阶段传感器连接板不要用刚性的这是教训，因为要在高速下调试参数，车子出轨之后如果撞墙上，一是容易损坏传感器板，二是舵机减速齿轮组反传动，很容易将舵机损坏。但也不能太软。连接板越轻了越好，以减轻舵机负担。测速装置测速装置没有加测速，这是我
6、们 09 年失败的主要原因之一，因为我们测速没有调试到想要的效果，所以就没有用。这样导致我们只能对车速开环控制。没有一个实际车速的数据采集，预赛时过了直角拐弯提示线的车速我们就不能精确的控制，导致车子在直角拐弯时，直角拐弯程序的条件没能满足，车子出轨了。要提高稳定性，能够对车速进行准确、快速（确保在 30 公分之内就能达到想要车速）的控制是一个关键条件。舵机舵机一定要做好舵机的保护工作，五百多的舵机如果是因为程序编写、车体制作不合理或操作不当而损坏了，心里肯定是有一点不爽的。这个五百多舵机虽然转矩大，但有点娇贵，她的减速齿轮组里面有一个齿轮是塑料的，很容易损坏，这可能就是厂商们的老道之处吧。华
7、中科技大学的舵机三百多，照样跑的很漂亮，人家的程序写的科学合理啊！电池的选择电池的选择普通的干电池是不适合用的，压降幅度太大，而且也不经济，大容量的充电电池是目前比较适合的，比赛时我们见过不少车队跟我们用的电池是一样的。 （有些电池是带大电流保护的，所以当车子在赛道上启动或在跑动过程中有电机略堵转现象时都会停下来。 ）车体的重量车体的重量感觉 09 年的车体还是有些偏重（个人观点） 。较大的惯性是不利于速度控制和方向变更的。当被控对象有较大的惯性时，PID 微分系数就会较大。但车体又不能太轻，我们做过实验太轻轮胎与赛道的摩擦力也会减少，车体有一个最佳重量。当然了让我们失败的并不是这方面原因，最
8、好不要在这方面花费没必要的精力了。车体的组装车体的组装车体重心：组装车体时要尽量地让车体重心低。有较低的车体重心的车子在高速变向时不会让左右车轮的压力差太大。但考虑到上桥和下桥所以底盘不能太低，根据车轴距和桥的倾斜角来计算最低底盘。轴距（前轮的光轴和后轮的光轴之间的距离）：当舵机拐同样的角度时，较短的轴距对应较小的车体运动半径。车体上的关键部位螺钉跟螺母必须要加弹性垫钱，否则车体的高频振动会使螺母脱落，注意垫钱贴着螺母是有最好的防松效果的。二、电路硬件部分二、电路硬件部分a）MCU 板实验室目前还有四块以上的 MCU 板，其中有些管脚已经烧了，可以用别的管脚代替，不影响使用。用的时候注意一下，
9、不要耽误了调程序。看资料时，管脚分布及其功能，定时器（它的捕获功能可用于速度采集） ，串口（程序调试时使用） ，AD 采集，中断等，需要看一看。没必要的地方就不用看了，如果真是想深入的了解并开发这块板子的“潜力” ，那就要仔细看喽！b）马达驱动板由于是车子用的是四驱，所以马达驱动板是我们根据组委会发放的两驱马达驱动板的基础上制做的，另外加入了电机测速整流电路（建议不用，测速机构最好是要到网上买，可靠性高，毕竟人家比咱专业一点） 。09 年两个车子的马达驱动板对舵机的驱动信号不一样，绿色底板的车子需要将舵机的地线接到 MCU 板的地线上，而不能用马达驱动板上的舵机驱动的地线。而黄色车体的车子就可
10、以直接用马达驱动板上的舵机驱动的地线。板上的两个靠近的 LED 灯可以帮助你在调试程序时用，非常方便。程序调试时注意一下 MOS 管的热度。 （绿色车子的后电动机的 MOS 管中有一个有问题，容易发热。 ）板上的需要插排针和 MOS 管的焊盘孔径略小，所以在使用是需要将粗管脚的插件的管脚用锉打磨一下。建议将组委会的 PDF 资料中的马达驱动电路板的部分看一看，搞明白原理之后出了问题才能准确快速的解决。三、赛道铺设三、赛道铺设赛道的铺设给以下几条建议和需要注意的地方： 如果室内地面质量好，先贴黑纸，然后贴白条就能用了，没必要先贴两层白纸后贴黑纸。多余而又浪费。 S 道的内径是 45 公分，赛道中
11、心线的半径是 60 公分。S 道至少要有小 S 部分和大 S 部分。 铺设直角拐弯处的赛道时建议（仅建议）略高出地面（用木板） 。我们去北京在正规赛道上试赛道时，传感器板在直角弯处探出一部分，而没有顺畅的回归赛道时常发生，后来在传感器板的某些地方贴上了胶带，改善了一些。再就是后车体在过左（右）直角弯时，左（右）后轮 2/3 或全部已经出了赛道，虽然每次都能因为惯性后轮都顺势回归到赛道上去了，但是还是属于不稳定因素啊。直角拐弯处的赛道如果不高出地面的话，在调试直角拐弯时，要注意传感器探出赛道不能太多，后轮也不要出赛道。传感器连接板如果偏长的话同时满足这两点就相对来说更苛刻一点。 提示线只取两个上
12、下限就可以了，如果这两个都调好了的话，取中间的值就没有太大的意义了。出了 S 赛道 50 公分处最好设一个直角拐弯提示线，这是检验程序优劣的一点。 桥的铺设可以充分利用有限的空间。 多看一看国内和日本的赛道，他们铺设的赛道都是非常科学，劣质的程序通过一个好的赛道就能检验出来。这一点希望能够研究一下。 确保在较小的空间内设计出的赛道能够包括所有你们在上条中总结出的心得。四、程序调试四、程序调试看一看 09 年编写的程序，上面都有注释，在这就不多说了。由于专业理论知识太差劲，没能编写出优秀的自动控制程序，有愧！团队中有一个理论过硬的成员是有举足轻重作用的，优秀的自动化控制系统需要好的自动控制理论做
13、支撑。09 年的程序分为三个模块： 循迹模块，直角拐弯模块，变道模块。程序需要改进的地方：循迹模块需要像华中科技大学一样改成 PID 算法，他们还加了不完全微分在里面，估计还加了其他的优化。需要我们在调试中不断的摸索。他们的采样周期在预赛时（车速有保守）为 10ms。或也可以试着用比例模糊PI 控制。参考微型计算机控制技术实用教程 （潘新民编著）第 273 页。说白了就是逻辑判断加 PI 控制。直角拐弯模块有四点：提示线的判断，速度控制，过弯角处理，切换到循迹模块的条件。日本比赛很多都是在直角拐弯和变道处出问题，这两个地方处理好了稳定性就大有提高了。在 S 道上出了问题的一般都是超过“额定速度”了。直角拐弯需要改善。必须要加测速，而且速度控制要快速，准确，稳定。变道模块就没必要减速了。继续用他的特殊循迹，对提高稳定性非常有帮助，循迹模块切入点条件需要改善。调试这三个模块时，因为车速很快（中后期的调试最起码要在 2.3m/s 以上） ，需要用照相机的录像功能帮助调试，这是对提高调试程序效率非常有用的。注意利用上马达驱动板上的 LED 灯。上下桥的地方又用上速度控制了，有些比赛赛道在下了桥之后就紧接着 S 道，如果没有速度控制，那么偏高的车速冲入 S 道是有点危险系数的。
