图十 传感器流程图
（二）电机控制
为了减少轮胎的打滑，降低车身的晃动，防止电机的震荡与失步，一种有效地解决方案是对电机进行匀加减速的控制，本系统使用的是步进电机。步进电机不能像直流电机那样自动加减速，它的的加减速需要通过设定节拍的频率来实现。假设每步的平均速度等于中心时间的速度。
Tn?Cnf,Vn?fCn
f??Vn?1?VnTn?12?Tn2?Cn?1Cn?12f??fCnCn2f?2f(Cn?Cn?1)CnCn?1(Cn?1?Cn)2①
电机
ttn为：
n??v(t)dt?0??tdt?0?2t2
转过n步所花的时间tn为:tn?2n?
Cn为：第n步的定时器
Cn?f(tn?1?tn)?f(2(n?1)??2n?)
得C0?f2?②
由①②得
Cn?C0(n?1?n)
但上式需要开平方，不适合没有浮点运算功能的LM3S615处理器，因此还需进一步变换
1??1n?1③1nCnCn?1?C0(n?1?C0(n?n)n?1)1?1?
由泰勒公式
1?1n?1?12n?18n2?o[1n3]...
代入③式可近似得到
CnCn?1(1??12n?118n?)?1218n21?2n12n??18n18n2?24n?14n?1?1?24n?1④1?(1?2n)
Cn?Cn?1?2Cn?14n?1
将n换成i ，得：
Ci?Ci?1?2Ci?14i?1⑤
减速过程是加速过程的逆过程，如果减速过程中要跑m步，同理可得
Ci?Ci?1?2Ci?1(4m?1)?4i⑥
时产生的误差如表二所示。用④式代替③式计算CnCn-1
由表中数据可以看出除C1/C2外其他比值误差都很小，故可单独令C1=0.4142C0，而C2，C3，C4??Cn可由公式⑤或⑥计算出。
n 1 2 3 4 5 10 100 1000 精确的Cn/Cn-1 0.4142 0.7673 0.8430 0.8810 0.9041 0.9511 0.9950 0.9995 近似的Cn/Cn1 0.6000 0.7778 0.8462 0.8824 0.9048 0.9512 0.9950 0.9955 近似值误差 0.4485 0.0136 0.00370 0.00152 7.66×10 9.42×10 9.38×10-8 9.37×10-11 -5-4 表二 近似误差
实际使用公式求每步定时器初值时，可以把事先计算好的加速和减速表存储在微控制器的ROM中，需要时直接查表即可。例如下面这个数组，存储了加速度为1200步/s的加速度表。
const unsigned int AccelTable1200[120] = {
2041241,845482,657598,556430,490968,444210,408674,380490,357430,338110,321617,307323,294780,283657,273705,264732,256587,249150,242324,236030,230203,224787,219736,215011,210578,206409,202478,198763,195246,191909,188737,185718,182839,180090,177461,174944,172531,170216,167991,165851,163791,161806,159892,158044,156259,154533,152863,151246,149679,148160,146686,145255,143865,142515,141202,139925,138682,137471,136291,135141,134020,132926,131859,130817,129799,128805,127833,126883,125954,125045,124155,123284,122431,121596,120778,119976,119190,118419,117663,116921,116193,115478,114777,114088,113411,112746,112093,111451,110820,110200,109590,108990,108400,107819,107248,106686,106132,105587,105050,104521,104000,103487,102981,102483,101992,101508,101031,100560,100096,99638,99187,98742,98303,97869,97441,97019,96602,96191,95785,95384};
2
（三）姿态纠正
由于左右轮摩擦以及初始位置方向不正，要使电脑鼠在直线的迷宫中正常运行，需要电脑鼠在前进的过程中不断调整姿势，以免碰到挡板。电脑鼠在迷宫中理想的姿势是处于迷宫格的中央，且前进方向平行于挡板，如图七所示。图中箭头为左前右前传感器能够检测到的大致距离。
图七 正确姿势 图八 偏左 图九 偏右
图十 斜左 图十一 斜右
在实践中发现电脑鼠在迷宫格中姿态不需要时时刻刻调整，只需当两侧都有挡板时对电脑鼠姿态进行纠正，这样可以使算法更加简洁高效。当且仅当电脑鼠处在如图八、九、十、十一所示位置时才需要执行纠正。仔细观察这四种姿势可发现一个共同点，即当发现左边信号强于右边时应向右转，当发现右边信号强于左边时应向左转。姿态纠正算法的核心是当发现需要对姿态进行纠正时，如何合理控制其左转右转的快慢。理想的姿态修正算法应该使电脑鼠不仅可以很快的回到中心线上而且在中心线附近的震荡越小越好。为了同时满足以上两个要求，策略是采用数字PID算法，比例控制具有快速对现状进行纠正的特性，是系统纠正更加灵敏快速，积分控制具有利用历史状态进行修正的特性，可以提高系统的稳态性能，微分控制具有利用系统未来状态进行修正的特性，可以改善系统的动态性能。数字PID控制的结构图如图十二所示。