图十二 数字PID控制结构图 由图可知：
u?kp(e?1Ti?edt?Td?kp(1?dedt1Tis)D(s)?U(s)E(s)?Tds)
将模拟量转换为数字量：
t?kTe(t)?e(kT)?e(k)
kk?e(t)dt??e(jT)Tj?0?T?e(j)j?0
de(t)dt?e(kT)?e[(k?1)T]T?e(k)?e(k?1)T
则：
u(k)?Kp{e(k)?TTik?j?0e(j)?TdT[e(k)?e(k?1)]}
TdT[e(k?1)?e(k?2)]}u(k?1)?Kp{e(k?1)?TTik?1?j?0e(j)?
?u(k)?KP{e(k)?e(k?1)?TTie(k)?TdT[e(k)?2e(k?1)?e(k?2)]}
?KP[e(k)?e(k?1)]?KIe(k)?KD[e(k)?2e(k?1)?e(k?2)]TTi其中KI?KPKD?KPTdT
令u(k)?u(k?1)??u(k)实际的控制系统中，存在着饱和特性。当控制变量达到一定值后，系统的输出变量不再增长，系统进入饱和区。这就要求系统的控制变量必须限制在某个范围之内，即
采用积分分离法：
?u(k)?KP[e(k)?e(k?1)]?aKIe(k)?KD[e(k)?2e(k?1)?e(k?2)]
当e(k)?emax时,a?1;当e(k)?emax时，a?0.
有关比例系数Kp，积分系数Ti，微分系数Td的调节可参照以下口诀： 参数整定找最佳，从小到大顺序查 先是比例后积分，最后再把微分加 曲线震荡很频繁，比例增益要减小 曲线漂浮绕大弯，比例增益要增大 曲线偏离回复慢，积分时间往下降 曲线波动周期长，积分时间再加长 曲线震荡频率快，先把微分降下来 动差大来波动慢，微分时间应加长
当确定了全部参数后，可定义一个数字PID函数，如下:
unsigned int PID(unsigned int e1,unsigned int e2,unsigned int e3){
return P*(e3-e2)+I*e3+D*(e3-2*e2-e1); }
其中P=KP I=KI D=KD
该函数在下文介绍姿态纠正进程时会被用到。姿态纠正算法的实现可参照30页图十五。
（四）信息采集算法
要想使电脑鼠具备智能选路的本领，必须使其具备记忆迷宫信息的能力，除此之外电脑鼠还需记忆当前所在迷宫格和前进方向的信息，这些信息将随着电脑鼠在迷宫格中行走而不断被刷新。用CurDir存储当前方向，用CurPosition[1][1]存储当前坐标，用Cellshape[16][16]存储每个迷宫格的形状，用CurEye存储当前传感器采集到迷宫格墙壁情况。信息采集算法的核心是确定何时刷新信息以及输入参数。为此用三张表格来表示这三个刷新逻辑。
触发事件j件 参数 左转执行完 右转执行完 后转执行完 W E S E W N S N E N S W N S W E 表三 CurDir刷新逻辑
触发事件 参数 直行（N/2+Nc）+nN步 准备直行左转 准备直行右转 刚执行完左转 刚执行完右转 刚执行完后转 触发事件 参数
N，（X,Y） S,（X,Y） W,（X,Y） E,（X,Y） (X,Y+1) (X,Y-1) (X-1,Y) (X+1,Y) 表四 CurPosition刷新逻辑
N,(X,Y) CurEye S,(X,Y) CurEye W,(X,Y) CurEye E,(X,Y) CurEye CurPosition赋新值 CurEye直接赋CurEye顺时针旋CurEye顺时针CurEye逆时针给转180°赋给旋转90°赋给旋转90°赋给Cellshape[X][Y] Cellshape[X][Y] Cellshape[X][YCellshape[X][Y]
] 表五 Cellshape刷新逻辑
注：式中Nc表示当MicroMouse处在迷宫格中心位置时，其左右传感器发射头离该迷宫格前沿的距离所对应的步数，N表示迷宫格的边长所对应的步数，n取0,1,2,3...迷宫格的坐标系如图十三所示。 (0,3) (1,3) (2,3) (3,3) （0,2（1,2(2,2) (3,3) ） ） （0,1（1,1（2,1（3,1） ） ） ） （0,0（1,0（2,0（3,0） ） ） ） 图十 迷宫坐标系
由上述三个刷新逻辑表可知：Cellshape需要CurPosition作为触发事件，而CurPosition需要CurDir作为输入参数。因此当需要同时刷新三个变量的两个或三个时，应先刷新CurDir 再刷新CurPosition最后刷新Cellshape。
（五）连续转弯
转弯共有两种方式：一种是在前进中转弯，即一个电机快转，一个电机慢转。另外一种方式是在原地转弯，即车体先停在转弯口，然后一个轮正转，另一个轮反转。前进中转弯节约时间，效率高，原地转弯控制较为简单。由于原地转弯需要减速停下来，转完后再加速，非常浪费时间，严重影响比赛成绩，故选取连续转弯方法。R1表示内侧轮胎划出的轨道半径，R2表示外侧轮胎划出的轨道半径。当需要转弯时，外侧轮保持当前速度不变，而内测轮的速度降至外侧轮的K=R1/R2 倍，电脑鼠便开始转弯，直到走过一定步数或内侧传感器检测到有墙时，此次转弯便结束。由于摩擦和惯性，实际的K值可能不等于R1/R2,需要在实验中反复调试才能获得。连续转弯算法的实现可参照32页图十七。