帮我写一个Arduino循迹小车的程序,小车前面有并列8个红外发射接收传感器,每个红外发射接收传感器为1cm宽,地面循迹的线是大约2cm宽黑色的线,地面其他位置是白色的,要求循迹小车运行的速度快,使用pid算法控制速度实现精准的转向
首先,我们需要定义红外线传感器的引脚和变量:
const int numSensors = 8; // 传感器的数量 const int sensors[numSensors] = {A0, A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7}; // 传感器的引脚 int sensorValues[numSensors]; // 保存传感器的值
接下来,定义PID算法中需要使用的变量:
float Kp = 0.2; // 比例系数 float Kd = 0.1; // 微分系数 float Ki = 0.05; // 积分系数 float lastError = 0; // 上一次的误差 float totalError = 0; // 总误差
在setup()
函数中初始化引脚:
void setup() { for (int i = 0; i < numSensors; i++) { pinMode(sensors[i], INPUT); } }
在loop()
函数中,读取传感器的值并计算PID输出:
void loop() { // 读取传感器的值 for (int i = 0; i < numSensors; i++) { sensorValues[i] = digitalRead(sensors[i]); } // 计算误差 float error = 0; float sum = 0; for (int i = 0; i < numSensors; i++) { error += (i - 3.5) * sensorValues[i]; // i - 3.5 是为了让误差在[-3.5, 3.5]之间 sum += sensorValues[i]; } if (sum == 0) { // 避免除0错误 return; } error /= sum; // 计算PID输出 float pidOutput = Kp * error + Kd * (error - lastError) + Ki * totalError; lastError = error; totalError += error; // 控制小车运动 int leftSpeed = 200 + pidOutput; // 左轮的速度 int rightSpeed = 200 - pidOutput; // 右轮的速度 if (leftSpeed > 255) { // 速度限制在[0, 255]之间 leftSpeed = 255; } else if (leftSpeed < 0) { leftSpeed = 0; } if (rightSpeed > 255) { rightSpeed = 255; } else if (rightSpeed < 0) { rightSpeed = 0; } analogWrite(3, leftSpeed); // 控制左轮速度的引脚 analogWrite(5, rightSpeed); // 控制右轮速度的引脚 }
其中,error
表示当前的偏差,pidOutput
表示PID算法计算出的控制量,leftSpeed
和rightSpeed
表示左右轮的速度