PID非常好的光感巡线思路

在一台不认识小数点的计算机上做数学运算会有一些问题

注意：NXT-G 1.1 版本只支持整数运算，NXT-G 2.0 版本支持浮点运算。如果使用2.0及以上版本的NXT-G程序，你无需了解以下内容，可以直接跳过这一部分。
在调整P控制器的过程中，你会对Kp的值做上下调整。 预期的Kp取值范围可能完全取决于P控制器是如何计算的、输入范围有多大、输出范围有多大等因素。对于我们的巡线机器人的P控制器来说，输入范围是5个光值单位，输出范围是100个马达功率单位，因此似乎Kp值在100/5=20 左右。在一些例子当中，预期的Kp值可能不会那么大。如果预期的Kp值为1 会怎样？因为在NXT-G中变量只能使用整数，调整Kp值时，你可以尝试使用的是...-2,-1, 0, 1, 2, 3, ...... 你不能输入1.3，所以你不可能尝试Kp=1.3，你不能使用带小数点的数值！但是当你把Kp值做最小的调整，从1调整到2时，机器人的“反应”可能会有很大的不同。与Kp=1 相比，当Kp=2时，机器人修正的误差会是两倍，在光电传感器值变化量相同时，马达功率的变化量也会是两倍。而我们需要Kp做更精细的控制。
其实解决这个问题很容易。我们要做的只是将Kp乘以10 ，增大整数范围。当Kp接近1 时，乘以100 也是个好主意。实际上，在程序中直接使用100*Kp，可能是最好的选择。当Kp乘以100 时，我们输入的数值就从1.3 变为了130，没有小数点，NXT-G会喜欢这个数的。
但是不要忘记，要对结果进行转换。当完成P控制部分的计算时，要对结果除以100。还记得我们前面定义P控制器的表达式吗？

Turn=Kp*(error)

我们把Kp乘以100，就意味着计算出的Turn是其实际值的100倍。在使用Turn的值以前，必须要对它除以100。

因此，我们新的、改进过的巡线P控制器虚拟代码如下：
Kp = 1000记住，我们用Kp*100 ，因此这个Kp实际只有10！
offset = 45 ! 初始化其它两个变量
Tp = 50
Loop forever
LightValue = read light sensor ! 当前光电传感器的读值
error = LightValue - offset ! 减去offset（补偿量）计算error（误差）
Turn = Kp * error ! “比例控制部分”, 我们希望马达的功率值改变多少？
Turn = Turn/100 !记住消除Kp中因数100的影响!
powerA = Tp + Turn ! A马达的功率值
powerC = Tp - Turn ! C马达的功率值
MOTOR A direction=forward power=powerA! 在马达模块中设置这个功率值
MOTOR C direction=forward power=powerC! 设置另一个马达的功率值
end loop forever ! 结束循环，返回，进行下一次循环 !

等一下，在第一个版本的P控制器中还有一个“微妙的问题”，是什么呢？

在这个例子中，有这样一个问题：在我们计算马达功率值时（如powerC=Tp-Turn），可能会得到一个负的马达功率值，这意味着马达反向转动，但是NXT-G程序中马达模块的数据接口无法“理解”这个数值。马达的功率值是一个在0到100之间的数值，马达的转动方向是由另外一个不同的输入接口控制的。当功率值为负数时，你需要在程序中设置马达的运转方向。方法如下：
If powerA > 0 ! 马达功率值为正值时
MOTOR A direction=forwardpower=powerA
else
powerA = powerA * (-1) ! 马达功率值为负值时，要做这一步运算
MOTOR A direction=reversepower=powerA!此时马达功率值为正值，还需要在控制面板上颠倒马达的转向
end If
马达模块通过数据线接收功率值（powerA对应A马达），在马达的参数设置窗口，用复选框设置方向。
对C马达也需要进行相似的程序代码设置。这样，当计算出的马达功率值为负值时，就可以正确地控制马达了，P控制器就能够实现“零转弯半径转弯”，机器人可根据需要实现原地转弯。
还有其他的“微妙问题”。如果出现计算出的马达功率大于100的情况怎么办？实际上马达会将功率值认定为100。在P控制器（或PID控制器）中出现这种情况，并不十分太好。我们更希望控制器永远不会让马达做超出能力范围的事。如果计算出的马达功率值比100大不了多少（或比-100小不了多少），机器人运行情况还算OK；如果这个计算出的马达功率值比100大很多（或者比-100小很多），这就意味着控制器正经常性的失去控制能力。你需要考虑一下如何处理这种情况！

P控制器概要

希望你已经对P（比例）控制器有了足够的了解，它还是相当简单的。用传感器测量你想控制的东西，将测量结果转换为error（误差）——对于巡线机器人来说，我们通过减掉黑和白光电传感器读值的平均值来实现，将error（误差）乘以