一.简述

1. 车模介绍

单车拉力组是本届大赛新加入的组别，使用的车模也是新设计的K车模。

可能有不少同学看过稚晖君大佬的作品：我把自行车做成了 自 动 驾 驶 ！！ 抛开AI识别和路径规划等技术，稚晖君在这个作品中设计的自行车主体，是使用动量轮进行的平衡。这种平衡方式比较稳定，可以实现自行车的原地直立，在淘宝的平衡小车之家中也有类似的学习套件。

但是卓大大为了加大本组别的难度，在规则中明确要求了：不允许使用动量轮或质量快等实现平衡。那么，这个小摩托想要实现平衡行进就困难了不少。所以，K车模中并未设计安装额外平衡装置的位置。（具体实现方式后续说明）

★车模设计的后轮固定结构更是有趣，由于制造上的误差，每台车模都有属于自己的特色。电机转动后，车轮或左右晃动，或上下晃动。调平衡难度进一步加大。

上面有关车模设计上的问题，在第一批车模上尤其突出，后面一批车模有一定改善，但仍然存在。（两批车模我都使用过）

2. 单车拉力组规则简介（具体规则参考卓大大的文章，规定使用STC的芯片）

单车拉力组与AI电磁越野组使用的赛道基本类似，只是做了部分简化。包含的元素有，直线、折线弯、十字、坡道、直角弯（直角弯难度较大，在赛区比赛中未添加）。

在各赛区的比赛中，基本都使用了下面这个赛道：（其中，蓝色部分为单车拉力组的实际赛道，灰色部分为原AI电磁越野组赛道，红色线段部分放置了一个坡道，红色圆圈放置锥桶，绿色部分为发车点）

4. 小摩托的硬件电路设计

★姿态角的获取采用了龙邱提供的MPU6050+DMP实现。

★为了消除电感值的一些噪声干扰，可以采用滑动平均滤波的方法。

★STC8H系列单片机使用MPU6050获取姿态角时，只有一阶互补滤波有效，二阶互补滤波和卡尔曼滤波会出现延时（严重的阻尼现象），移植的DMP也会有较大的过冲（暂未解决）。因此推荐使用STC16，并直接使用龙邱移植好的未开源DMP库。

★在小摩托本身硬件没有大变动的情况下， 直立环的参数是固定的，调节好后，可以一直保持稳定，不需要经常调。

★虽然舵机对电感值有干扰，但是相对于电感值的变化幅度来说，是可以忽略的。经过测试，电感靠近和远离电磁线时，数值变化的幅度可达2000~3000。而舵机的干扰始终在30以内。经过滤波和归一化后，可以基本消除干扰。

★Keil251的编译器经常会出现许多奇奇怪怪的问题。比如：1.写的某些函数会导致程序卡死，无论是否调用；2.某些变量定义的顺序会影响程序的正常运行；3.一条语句中定义多个变量也会影响程序运行；

★★★PID直立环：此环的参数与行驶的速度有很大的关联，因为速度和直立环会同时影响小摩托的平衡。整体来说是：速度越大，直立环的P和D越小。
在保证角度中值准确，速度适当且恒定的前提下：
☆先调节P和D并添加固定的系数I（0.1左右），当小摩托可以简单直立后，增加P和D。
☆如果出现直线行驶时，前轮左右晃动幅度过大的情况，可以降低P，略微增大D；
☆如果用手突然改变前进方向，小摩托出现明显的左右震荡，需要降低D。
☆给与小车一定的倾斜角度，使其绕圈行驶，通过上位机观察。如果实际角度始终与目标角度有较大的误差，需要适当增加I。

★★★模糊P+定值D转向环：这个环主要是通过电感归一化后的值，经过差比和得到的偏差，来计算出需要的倾斜角度，从而实现转弯。实际使用时，定值D比模糊D效果更好，且节省资源。

☆P的模糊表和相应的系数需要自行设计。此环的系数主要通过实际循迹时进行调整。
☆当寻直线时，如果发现小摩托在线上左右摆动，不贴线，可以增加D进行抑制。
☆当发现小摩托转向不灵敏时，可以适当增大P来提高灵敏度。

四.总结

★文章如有错误，欢迎指正。