CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN
5.3. Giải thuật xử lý tín hiệu, xác định vị trí đường line sử dụng cảm biến
Phototransistor
Với phương pháp dẫn hướng bằng đường băng kẻ sử dụng cảm biến Photo- Transistor, hiện tại cĩ 2 phương pháp được sử dụng phổ biến để xác định vị trí tâm đường line đĩ là: so sánh và xấp xỉ.
Phương pháp thứ nhất dùng bộ so sánh để xác định trạng thái đĩng/ngắt của các sensor, sau đĩ suy ra vị trí xe theo một bảng trạng thái đã định sẵn. Với phương pháp này, sai số dị line sẽ phụ thuộc vào thơng số của sensor được sử dụng, hay khoảng cách giữa các sensor. Phương pháp này cĩ đặc điểm phụ thuộc chủ yếu vào mức ngưỡng so sánh của các sensor, do đĩ tốc độ xử lý rất nhanh.
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ BỘ ĐIỀU KHIỂN
Phương pháp thứ hai xấp xỉ ra vị trí của xe so với tâm đường line từ các tín hiệu tương tự từ cảm biến. Cĩ 3 giải thuật xấp xỉ được giới thiệu đĩ là xấp xỉ theo bậc 2, tuyến tính và theo trọng số. Đặc điểm của phương pháp này là phụ thuộc chủ yếu vào thời gian đọc ADC tất cả các sensor của vi điều khiển, do đĩ thời gian xử lý sẽ lâu hơn phương pháp 1. Tuy nhiên độ phân giải cao hơn đáng kể so với phương án đầu.
5.3.1. Ca – líp cảm biến
Tín hiệu analog cho mỗi cảm biến là khác nhau, khi làm việc trong cùng điều kiện như nhau sẽ cho ra giá trị khác nhau. Do đĩ ta phải tiến hành calip cảm biến Cơng thức calip:
+ 𝑥𝑚𝑎𝑥,𝑖, 𝑥𝑚𝑖𝑛,𝑖 là giá trị nhỏ nhất và lớn nhất từ cảm biến thứ i
+ 𝑦𝑚𝑎𝑥, 𝑦𝑚𝑖𝑛 là giá trị lớn nhất và nhỏ nhất mà ta mong muốn cho tất cả
cảm biến
+ 𝑥𝑗,𝑖 là giá trị đọc được lần thứ j của cảm biến thứ i
+ 𝑦𝑗0 giá trị sau khi điều chỉnh 𝑥𝑗,𝑖
Từ giá trị thực nghiệm ta thu được cơng thức calip cho 7 cảm biến Bảng 5. 1:Calip cảm biến
5.3.2. Xác định vị trí tâm đường line
Sử dụng giải thuật xấp xỉ bậc 2 Cảm biến 𝑥𝑚𝑖 𝑛 𝑥𝑚 𝑎𝑥 𝑦𝑗0 𝑥0 205 3526 𝑦𝑗0 = 200 + 0.906(𝑥𝑗,0 − 205) 𝑥1 200 3420 𝑦𝑗1 = 200 + 0.879(𝑥𝑗,1 − 200) 𝑥2 253 2950 𝑦𝑗2 = 200 + 0.736(𝑥𝑗2 − 253) 𝑥3 203 3658 𝑦𝑗3 = 200 + 0.943(𝑥𝑗2 − 203) 𝑥4 261 3365 𝑦𝑗4 = 200 + 0.847(𝑥𝑗2 − 261) 𝑥5 249 3863 𝑦𝑗5 = 200 + 0.986(𝑥𝑗2 − 249) 𝑥 265 3447 𝑦 = 200 + 0.869(𝑥 −
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ BỘ ĐIỀU KHIỂN
Hình 5. 11: Giải thuật xấp xỉ bậc 2
Lấy 3 cảm biến cho giá trị cao nhất. Ta xấp xỉ tín hiệu đầu ra:
Vị trí tâm đƣờng line sẽ là vị trí mà hàm xấp xỉ đạt giá trị cực đại:
Kết quả thí nghiệm:
Kết quả mối quan hệ giữa giá trị tính tốn và giá trị thực của vị trí tâm đường line so với tâm cảm biến được thể hiện ở hình bên dưới. Với giá trị sai số e2max là 1,7 mm, sai số e2min là 0,8mm, sai số trung bình tính tốn so với sai số lý tưởng là 1,2 mm. Từ kết quả trả về cũng như sai số từ Hình 5.5, ta thu được đường tuyến tính xấp xỉ như sau: y = 0,51x - 0,31. Với đường xấp xỉ này, thì sai số e2 thỏa mãn yêu cầu đề bài đặt ra.
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ BỘ ĐIỀU KHIỂN