2014年福建省大学生电子设计竞赛测控组参赛心得讲稿

首先先给大家说个不好意思，由于这个月开始到公司实习，所以并没有花太多的时间来准备这个讲演，PPT也是做得十分简陋，很敷衍，简直就是贴几张图片就是一个PPT了。我考虑过要怎么跟介绍我们的作品了，如果是跟大家讲其中的整个过程，四轴飞行器的原理，难免会很枯燥，而且大家有些同学没有做过了解过飞行器的项目，说的太复杂怕大家一时半会消化不来，说我就先简单的介绍一下我们的作品，然后说一说我的队友和我对于此次比赛的整个参赛过程。

 

由于上届国赛做的是飞行器的，还有近几年出的题目也是越来越前卫，开始从地上跑的智能车在到天上飞的飞机了，所以，我和我的队友断定今年的省赛肯定是有一道关于飞行器的题目，至于具体的题目是怎么样，我们才不来，但是我们认为至少要在暑假的时候把飞机做出来，至于要是实现怎么样的飞行难度，我们先不管，至少要先能飞起来，能够在空中稳定的悬停。所以，我们从暑假开始就开始做四轴飞行器了，由于至于为什么做四轴的，很简单，流行所以资料多，很多发烧友都在玩四轴，网上现成的方案也很多，所以做四轴是必然的选择。虽然网上资料多，但是我们还是先请教了做过飞行器的学长，也就是陈诚斌学长，在这里我要感谢一下陈诚斌学长，在整个制作过程中帮了我们很多忙，做飞行器需要的模块清单就是按陈诚斌学长的推荐配置的。开始我们在一贴论坛和贴吧上找，资料很多，但是不全，对于一个对飞行器什么都不懂的团队来说，资料不全是一个很大的障碍，因为即使却了什么你也不知道是不是缺了，然后缺了该去哪里找。前面几天我和队友都在找资料，逛论坛和贴吧，我把自己能找到的能下载的东西打包一下，发给队友，队友也把他找到的好东西发给我，经过一对比，发现看的东西都是差不多，我们能够的除了百度还是百度，对于找资料的方法我觉得是相当重要的，几个常用的网站都去注册一下，有些需要花钱买积分的，有需要的话也花点钱，毕竟花不了多少钱，这样更省事。最后我们决定用一个叫做“匿名”的方案，这家伙也是个技术宅，他把有的东西全部开源，还上传了飞行视频，源代码和电路图都十分的全面。

 

于是我们就开始研究代码了，毕竟你是要参加比赛，你必须把里面的每一行代码都吃透然后才能去修改代码参加比赛，对于看代码，我们前前后后也是花了近一个星期的时间才吃透，中间也逐渐学会如何模块化编程，之前做过的项目都比较小，所有的代码都在一个.C文件里面实现，所以看了飞行器这个庞大之后我也学会了如何去模块话编程，后来和队友合作的时候，我就把我做的模块写一个.c和.h文件，然后写一个说明文档，这样队友使用起来就非常方便。然后我们就开始照着网上的方案简历自己的工程文件，这其中我们还要说明的是，我们使用的处理器是stm32，为什么使用这个款处理器呢，首先是流行，因为流行说资料很丰富，而且在课堂上也听说现在的很多公司都在使用这款处理器，所以很有必要学习一下这款处理器，这款处理器有个有个有事就是，厂商提供了十分丰富的固件，很多底层的东西都已经帮你做好了，设置IO，串口，SPI，IIC等都是有现成的函数可以调用，使用起来时非常傻瓜化了的，现在也有些同学在学这款处理器，然后去看那厚厚的权威手册，点亮个led还一个一个寄存器的去设置，我觉得没必要这样子学，不仅麻烦效率不高，还特别容易出错。在真个软件工程建立好之前，我们的飞机的样子已经出来了，除了处理器的线还没接，毕竟线怎么接法跟软件是有直接关系的。等软件做完了我们就开始要下载程序，开始调试了，我所说的软件做完了是说编译通过了没有什么错误了，至于能不能飞，我们完全不知道，毕竟只有试了才知道。关于调试时跟飞机通信的手段，最理想的当然是无线呢，首选的就是NRF模块，通信距离远，但是这个模块要编程，测试的时候一直出问题，电脑上接收不到，我花了一个多星期的时间都没有把这个模块搞定，所以就暂时放弃了，退而求其次，改用串口，就是在机身上拉一根线usb线接到电脑上，是很不方便了的，在比赛前几天，我们才想到用蓝牙模块，用蓝牙模块真是方便，不用编程，直接借两个串口引脚，电脑上再接个蓝牙接收器，就可以用了。

 

之后我们就开始调试了，调试的过程也是历经千辛万苦，因为飞机毕竟和智能车不一样，一个是地上跑的，一个是天上飞的，在地上跑的你再怎么跑还是在一个二维平面，而飞机就不一样了，三维的立体的，而且整个程序都还没有经过验证，所以，指不定程序下载完毕后开始运行，飞机就飞到哪里去了，虽然刚开始并没有遇到这样的问题，但是毕竟飞机拉这一根串口线，所以，调试的成果毕竟是有限的，到了后拉用上了蓝牙后才算真正的调试，调试的第一个问题就是平衡了，首先就是保证四个马达加同样的油门的时候能够直立飞行起来，而不会不定向的乱飞，主要还是调节一个六轴传感器的零漂点和PID参数，有网友建议要调平衡可以分开调，平衡有两个方向，我们就先把一个方向固定住，调另一个方向，等另一个方向okay了再换过来调这个方向，就这样慢慢地尝试，有做过控制类的同学知道调PID是一个多么漫长和痛苦的过程，PID具体怎么调我就说了，相关的资料非常多，大多数的意见都是先调那个再调那个，然后再两个一起调。

 

在这里还有一个插曲，我们做到这个时候其他省份省赛的题目已经陆续出来了，我们看了题目推测比赛用的处理器应该会有要求要用TI公司的430或者TIVA4，当然这只是猜测，我们也没有十足的把握，我们请教老师，老师认为是不会，但是我们为了保险起见，还是在这个时候决定弃用stm32，改用TIVA4，这个过程是我的队友完成的，虽然是陌生的芯片，但是毕竟都是ARM架构的处理器，所以还是有很多的共同之处，所以，并没有遇到非常多的困难，而且这款芯片也有函数库，我们需要用到的函数也是直接调用，所以还是非常方便的，从这两款芯片的使用，我认为，日后不论哪一款新的处理器想要流行的话，毕竟要有自己的固定库，单单给个原件手册远远不够，这样不仅能缩短开发者上手的时间，还能大大缩短整个产品的研发周期，使用方法越傻瓜越好，学习成本越低越好，就想苹果手机给人的感觉就是拿起来就能用，如果再加上价格合理，如果有这样的芯片我们有什么理由不用呢？

 

下面我说一说比赛前几天我们是怎么调试的，开始的话，我们是在飞机上绑着一根绳子，一个人拉这，一个人用电脑端控制，根据飞行的飞行状体调试参数，第一个目标就是希望能做到悬停，我们开始以为悬停是最基本的，但是到了后面才直达悬停是最难的，你想让飞机往一个方向飞，只要在程序上某个方向剪掉一个角度就可以了，方向基本能按照预定的飞，但是悬停就不一样了，调试的时候按照我们的设定，飞机应该是停这不懂才对，但是在停的时候总会漂移，这个问题就很严肃 ，如果比赛要求悬停，这么一漂移给漂出场外了，那岂不是功亏一篑了，所以，解决这个问题刻不容缓，开始也利用调PID的方法，但是，这次调完漂的不那么严重了，下次换个电池，因为换电池的原因，我们怀疑是不是机身重心变化的原因，于是后来每一次换电池，都要小心翼翼的把把电池按照原来的位置放好，以最大程度的保持中心不变。但是你再怎么小心翼翼也不可能做到和原来的一模一样，所以，当时我就用随身带着的车钥匙往机架上绑着，我是万万没想到，效果很好，而且在也不用担心会因为每次换电池的原因重新再调一次PID。悬停的问题就差不多是用这样的简单粗暴的办法解决了，当时我们的决定是在调试的时候找如何往机身上加钥匙的规律，争取在比赛的能有最快的速度把悬停的问题解决掉，从中也可以看出，我们算法的鲁棒性是相当差的。

 

但是事情并不是一帆风顺的，接下去是定高的问题，定高模块用的是超声波模块，这个模块的使用很简单，附带的说明书有介绍，但是理论和实际常常是不那么符合的，刚开始还好好的，然后我们就放心的扯掉绑在机身上的那根绳子，然后问题出现了，这次出现的问题，差点把我和我的队友吓坏了，在比赛的期间第二天，飞机突然抽疯了，一个劲地往上飞，直接撞上天花板的挡板上，然后桨断了几根，其中一个电机掉在地上直接摔坏了，庆幸的是，机架没有摔断，因为桨和电机都有多买，但是机架没有，要死机架给摔断了，那可真的是一着不慎满盘皆输，所以后来的试飞过程，即使飞机的状态多么稳定，我们也还是绑着绳子。

 

然后我们就参加比赛了，第一次在学校内部比，结果成绩很好，比我们预料的要好，题目要求飞机落点越精确分数越高，平时在测试的时候总是不能落的那么准确，但这次测试的落点相当准备，不偏不倚落在中点上，这是运气的因素，跟我们无关。

 

省测的时候，我们的还是非得不错，但是落点没有第一次那么准确，所以，关于落点的成绩下降了一个等级，但是对于获奖我们还是很有信心的。在这里不得不说到一点，大家从题目可以看出，基础部分是很简单的，就是基本上就是飞机飞过一根绳子，关于落点和稳定性能没有多大的要求，很多组同学都能做到，难点就是悬停3S，而很多组在悬停都没有做，我们的优势就是这里，如果说为什么我们组能得到这个题目的第一名，还真是多亏了我的这串钥匙。

好了，关于比赛的过程就介绍到这里，相信大家也听得有点烦了。

如果要做个心得总结，我觉得有以下几点：

一是经验，如果我们不是第一次参加比赛，我相信我们可以做得更快更好。

二是兴趣，兴趣是最好的老师嘛。

还有的无非就是努力勤奋坚持毅力等这些东西了。

谢谢大家。