實做比例控制方法之循跡機器人 | 新北市補習班推薦網

本文內容是發想自[APIDControllerForLegoMindstormsRobots]一文，歡迎延伸閱讀，本文中的示意圖也是引用自該網頁，您也可以參考維基百科 ...

比例(proportional)控制方法是一種控制理論，可用來讓一個自動控制系統能夠對不同的環境狀況做出不同的反應，誤差愈大時，修正幅度也愈大，反之則只要小幅度修正即可，盡量讓。當然 P控制不是萬能，所以還有後續的積分(Integral)與微分(Differential)控制法，但本文先不介紹。

一般來說, 我們都是機器人循跡這個範例中來應用比例控制方法，對於學生來說是個非常好的練習，可以充分體會理論與現實狀況的差異(ㄎㄎ)

本文內容是發想自[A PID Controller For Lego Mindstorms Robots[1]] 一文，歡迎延伸閱讀，本文中的示意圖也是引用自該網頁，您也可以參考維基百科對於 PID 控制器的定義[2]。

傳統的循線方法一言以蔽之就是二分法：向右前方移動，直到偵測到黑線之後向左修正。(白場地黑線，機器人置於左邊)

從這裡我們可以看出許多理想性的假設：

1. 每次修正都要能夠回到白色場地，這就是為什麼當軌跡曲率變化太大(例如許多左彎後接一個右彎、髮夾彎甚至直角灣)時，都會在此陣亡...

2. 機器人根本不會直走，因為我們的程式就是這樣寫的，左前方右前方一直重複移動。這樣會造成明明是大直線，但是機器人還在那邊左右左右修正，太慢了。

3. 機器人不知道彎道的變化程度，每次修正的動作皆相同，傳統的兩分法是取黑色軌跡線與白色場地的光值之中間值作為判斷邊界，例如 (30+50) / 2 = 40。小於40視為偵測到黑線，反之則代表在白色場地上。如果光值是46或47，代表此時只有偏離一點點，應該進行小幅度修正就好。但是二分法就是無法作到。

4. 黑就是均勻的黑，白就是均勻的白，怎麼可能嘛！這要考慮到光照，桌面乾淨程度等等...  實際上是不可能有均勻顏色這種事的。

所以由此...