「2019」「RM圆桌」第六期功率控制飞驰人生

RM圆桌 · 2019-2-28 12:22:11

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2019-2-28 12:20 上传

圆桌时间：2019年3月1日（周五） 19:00-20:00

圆桌嘉宾：@蒲星瑞（论坛昵称：@零空空）

主持人：@快拆小分队

温馨提示：

在直播期间，大家可以直接移步至论坛技术交流版块，直播墙会自动实时更新内容。

在前20分钟内，为主持人嘉宾对话时间，这段时间内嘉宾是不会回答其他参与者的问题的，大家可以在后面40分钟的自由问答时间内提问。

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1.什么是底盘功率限制

底盘指的承载和安装机器人动力系统及其附属部件的机构。

底盘功率机器人产生水平方向运动的动力系统的功率，也就是说它就是驱动机器人水平移动的电机的总功率。

在比赛中，裁判系统会以10Hz的频率检测底盘功率，超过规定功率上限并耗尽缓冲能量后裁判系统会给予扣血（英雄、步兵）或者底盘断电（哨兵）的处罚。

（比赛规则39页那个图）

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2019-3-1 20:09 上传

这一块在比赛规则手册上有较详细的说明。

今年比赛英雄机器人和步兵机器人的功率上限均为80W，同时新增了哨兵机器人的20w功率上限。

功率限制的出现导致了这些机器人不能随心所欲的奔驰，在面对特殊地形时移动难度更大，同时也使得超级电容在比赛中大展身手。

因为哨兵功率限制是今年新增要求，而去年的裁判系统不能设置20W的功率限制，故现在还没有实际比较充分测试过对哨兵底盘功率限制后的效果，所以之后探讨的底盘功率限制都是针对步兵和英雄的

2.如何判断底盘功率限制算法的好坏？

主要是两点，其一是安全性。机器人在各种地形和各种情况下对功率的使用均不能消耗尽缓冲能量。一旦超功率，裁判系统扣血相当恐怖，完全可能使英雄或者步兵在10秒内自杀；而无法移动的哨兵则直接成了活靶子，去年比赛中，分区赛很多强势队伍都是利用拿下一血后迅速击杀底盘断电的哨兵。

第二是要尽可能充分使用允许的功率，保障机器人移动的机动性。超级电容能在关键时刻打破功率限制，但其续航能力是有限的，平时的移动速度则直接和和对功率利用的充分性挂钩。为了保证不超功率而限制过大会导致机器人加速慢，制动距离长，一些崎岖地形机动性非常差。

3.什么情况下容易出现超功率现象？

在平地上移动时，底盘电机匀速转动时的总功率和速度有关，但其功率基本上都是小于启停过程的功率，限定最大转数能有效防止在该段超功率。因此平地移动主要是启停过程中会使机器人瞬时超功率。从去年测试时直观感受来看，制动过程比启动过程更容易出现超功率情况。

而在一些上下坡的情况时，要求底盘电机提供力矩大，容易出现超功率的现象。

当机器人发送碰撞时，可能导致短时间内轮子堵转，也可能出现超功率。

4.底盘功率限制的要点

其一是获取准确的当前功率使用情况。

其二是计算当前可用功率上限

其三使用当前可用功率上限

后面具体说一下这几点

5.如何获取当前底盘功率使用情况？

最方便也是最推荐的方法就是和裁判系统主控通讯直接获得其功率。这里要留意裁判系统和我们通讯频率和其采集底盘功率的频率是不一样的。实际使用时也要测试机器人主控和裁判系统通讯的稳定性情况，确保不出现意外丢数。

第二种是自备电流采样板来获得底盘功率（甚至可以分别获得四个电机的实际电流）。这种方案可以提高对底盘的功率控制频率，使用缓冲能量更充分，同时在和裁判系统通讯出现意外时也能保证功率限制安全。不过该方案需要电流采样模块，线路、控制更复杂，提升性能不显著，并且最终对超功率的判断是由裁判系统控制的，故我们去年最终并没有使用该方案。（有使用这种方法的同学可以分享一下经验）

6.如何计算当前可用功率上限

当前可用功率上限指的是在你得到此时底盘缓冲能量后在程序设定的底盘电机功率之和允许的最大值。

前面说过，底盘在平地上匀速移动时功率是小于启停过程中的功率的。故保证启停过程不超功率后，匀速移动时底盘功率一般是肯定小于功率限制的。机器人实际底盘功率小于规定的底盘功率限制（80W）时，是可以回复能量缓冲的。因此如果一直在程序里把机器人使用的功率上限定为80W相当于浪费了很多能量缓冲。因此这个当前可用功率上限是动态的。

如何计算当前可用功率上限，我们采用的思路是：设定一个缓冲能量危险值，当缓冲能量大于危险值时，若按照当前功率上限使用底盘功率，下一次裁判系统和我们通讯时剩余缓冲能量恰好达到危险值。

即：W_缓冲-W_危险值 = t_功率通讯周期*P_当前可用功率上限

若缓冲能量达到或者小于危险值了，还是老老实实不要超裁判系统的功率上限吧。

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2019-3-1 20:10 上传

7.如何使用当前可用功率上限

以底盘的速度环为例，我们对实际轮子速度和目标速度进行PID计算以后得出一个电机的目标电流值，将这个目标电流值发给电调驱动电机。

3508和C620电调的电流环性能非常好，我们在这里可以认为其实际电流值完美跟随其目标电流值（前面设定缓冲能量危险值而不是把缓冲能量用光就是防止这个近似处理导致的超功率）。

因此认为发给电调的目标电流值乘以24V（底盘供电电压）近似等于该电机的功率。

对于电机的功率约束有两种方法。一个是限制目标速度，一个是限制最后的输出电流。

限制目标速度是通过控制给速度环PID的目标值来减小目标电流从而控制底盘功率。其能保证底盘四个轮子协调运动，不影响其运动方向。但是目标速度和目标电流之间不是线性关系，你很难直接找到一个好的速度值。这里提供一个思路：计算PID，获得四个电机的电流目标值，其和若大于当前可用功率限制，则同比例增大/缩小（取决于加速还是减速）速度。再次计算，直至总功率小于限制值或达到设定循环次数上限（此时就可以直接削弱目标电流来保证）

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2019-3-1 20:10 上传

第二种是直接削减目标电流。在PID计算出四个电机目标电流后，直接乘以一个系数让他们之和小于等于当前可用功率上限。这种方法比较简单粗暴，对功率的运用十分充分，但由于四个电机的电流不是线性关系，直接乘以一个系数可能导致运动失真，轮子转动不协调，出现走不了直线的情况。在机器人比较轻或者机器人机械结构设计合理（没有明显偏心，轮系设计理想）的情况下该方案的缺点并不明显，可以使用。如果出现上述缺陷，可以考虑分析机械结构，或者再进行手动补偿不协调的轮子的电流值。

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快拆小分队 · 2019-3-1 20:03:46

C620如何开放相电流数据反馈呢？这个官方有机会来回答吧~ 属于我们的问题

xnmd-### · 2019-3-1 19:41:34

如何将电机反馈的转矩电流转换为总电流？

徐彪 · 2019-3-1 19:19:28

本帖最后由徐彪于 2019-3-1 19:21 编辑

硬件设计时，使用pmos管。在GS短路（即截止的情况下），D极悬空不接地或其他线的情况下，给S极一个从0-24V迅速升高的电压。发现pmos在电压升高的某个过程发热，电压达到一定值有不发热的现象？？？请问大家有没有这样的情况。这是什么原因导致的，有什么办法可以解决吗

快拆小分队 · 2019-3-1 19:08:35

如何计算当前可用功率上限

零空空 · 2019-3-1 19:02:54

1.什么是底盘功率限制
底盘指的承载和安装机器人动力系统及其附属部件的机构。
底盘功率指机器人产生水平方向运动的动力系统的功率，它就是驱动机器人水平移动的电机的总功率。
在比赛中，裁判系统会以10Hz的频率检测底盘功率，超过规定功率上限并耗尽缓冲能量后裁判系统会给予扣血（英雄、步兵）或者底盘断电（哨兵）的处罚。这一块在比赛规则手册上有较详细的说明。

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快拆小分队 · 2019-2-28 13:55:23

哇，今天好多人

快拆小分队 · 2019-2-28 12:28:16

我来支持下！！

MGLLD · 2019-2-28 12:50:02

前排支持蒲大佬！！调过所有兵种的男人

westernleaf · 2019-2-28 12:54:08

蒲大佬加油鸭！！！

YSU木糖醇 · 2019-2-28 13:19:03

前排前排

YSU木糖醇 · 2019-2-28 13:21:34

提前提问占位置

根据剩余缓冲能量的多少调整电容和电源的输出时间（电容电源不同时供电）可以有效的控制功率吗，当电容没电时，只靠电源输出而且电源输出占得比重降低导致电压降低会带来什么隐患吗

yandongyu1998 · 2019-2-28 13:24:50

作为蒲大佬唯一认证小迷弟，怎能不支持一下

Copyright · 2019-2-28 13:27:09

期待

视觉小白 · 2019-2-28 14:50:46

哇，今天好多人

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