混控

这是本人第一次写技术博客，还望多多包涵。愿与大家共享知识，相互学习。

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项目由来

我是一个航模爱好者，手头有一台天地飞07的遥控器。但同时，我也十分喜欢造小车。那如果我想用航模遥控器来控制一台两轮的小车，究竟应该怎么做呢？
在遥控器中立位置时，小车会静止。
当遥控器摇杆向前后左右四个方向拨动时，小车也会分别作出前进、后退、原地左转、原地右转的动作，而且随着摇杆朝四个方向拨动的程度增大，小车运动的速度也会增大。
那当遥控器摇杆处在其他任意位置时呢？小车可能在前后运动的基础上，又叠加了左右运动。这便要求在写程序时考虑混控，即混合控制，在前进后退方向和左右方向上的混合控制。
摇杆的角度确定两轮转动的方向和转速比例，而摇杆拨动的程度决定两轮的速度，基于这个思路，我尝试完成这个混控程序。
我用Ａｒｄｕｉｎｏ解决这个问题。

以游戏摇杆为例

Step1 用Arduino完成基础步骤

可以按下摇杆作为数字输出，这里姑且不管。游戏摇杆在两个方向上都是模拟输出，两个方向设置为ｘ方向和ｙ方向。两个方向构成了一个正方形的可操纵区域。

使用Ａｒｄｕｉｎｏ　ＵＮＯ，将ｘ轴、ｙ轴的信号端输入到Ａ０、Ａ１引脚。确保ｘ轴从左往右输出增大，ｙ轴从下往上输出增大。

因为用Ａｒｄｕｉｎｏ，所以采集到的ｘ、ｙ轴模拟量数据都处于０～１０２３之间。

这是摇杆最初的状态

将坐标完成最基础的转换：将0~1023映射到-1~1

x=x/1023-1;y=y/1023-1;

Step2 压缩坐标

摇杆是正方形，然而映射到小车运动，应该是一个圆形。现在我们把现有坐标压缩成圆形。
因为是线性压缩，所以考虑几个特殊点，方便计算。

在阴影部分内：
b=1/长边，即直角三角形的底边/长边，即：

b=abs（cosθ）；

同理易得，在阴影部分外的范围内，

b=abs（sinθ）；

那么，

x=x*b；y=y*b；

得到了一个圆坐标。

Step3 映射到轮子的运动上

规定：left和right来表示两个轮子的转速，+为正转，-为反转。
那么最基本的，y轴控制小车向前进和向后退。
若只有y方向的操作，

left=y；right=y；

同理，x轴控制小车原地左转和右转。
若只有x方向的操作，

left=x；right=-x；

角度决定了这两个方向上操作的“权重”：x方向的权重为cosθ的平方，y方向的权重为sinθ的平方。
则：

left=x*cosθ*cosθ+y*sinθ*sinθ；right=-x*cosθ*cosθ+y*sinθ*sinθ；

现在，left和right被映射进了-1~1的区间。

Step4 化简和整理

long Cos=x/sqrt(x*x+y*y);long Sin=y/sqrt(x*x+y*y);if(（x>0 && y<=x && y>-x) || (x<0 && y<-x && y>=x)）{left =( x*Cos*Cos+y*Sin*Sin)*Cos;right = (-x *Cos*Cos+y*Sin*Sin)*Cos;}if(（y>0 && y>x && y>=-x) || (y<0 && y`<`x && y<=-x)）{left =( x*Cos*Cos+y*Sin*Sin)*Sin;right = (-x *Cos*Cos+y*Sin*Sin)*Sin;}

Step5 考虑实际情况

• 考虑到摇杆中立位置不稳定，可以在整个摇杆区间中挖出一块，作为中立区间。
• 考虑到不同的电机驱动板的需求不同，有些还需要映射到1000到2000的脉冲宽度，有些还需要映射到analogWrite（0~255）……所以后续部分不再写了。可以根据需要再映射一下。

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