精准目标追踪和自动控制入门课程。

各位玩家，大家好，我是泽阳。本节课我将带大家实现RoboMaster S1机器人对特定目标的精准追踪功能，这个功能将来可以帮助玩家设计自己的自动瞄准和辅助瞄准系统。

为了实现精准的目标追踪，需要学习自动控制原理和PID控制器以及PID控制器在scratch编程中的使用方法。当然，还会通过例子由浅入深地引入这些内容。

什么是视觉标签跟随？当机器人的视野中出现视觉标签后，机器人的云台会迅速瞄准视觉标签的中心同时发射水晶弹。当视觉标签在视野中移动时，机器人的云台会跟随视觉标签进行移动。在这个项目中，实际上是使用PID控制器控制云台旋转，移动云台来消除视觉标签位置与云台朝向位置之间的误差，直到视觉标签出现在视野的中心位置，此时误差为零。

为了清楚地了解PID控制器的工作过程，玩家们需要先了解一下开环控制系统与闭环控制系统的概念。开环控制系统指的是系统的控制输入不受输出影响的控制系统。在日常生活中，煤气炉和锅就是典型的控制温度的开环系统。

打开煤气炉阀门产生火焰后就会开始加热锅，这里输入量是对煤气炉阀门的转动，控制量是加热的火焰，被控对象是锅，输出量则是锅的温度，改变煤气炉阀门的角度，锅的温度也会不同，但是温度高低全凭厨师的把握。

由于没有反馈回路，因此，开环控制又称无反馈控制系统。开环控制系统的优势在于系统的结构非常简单，同时系统的成本比较低。

与开环控制系统不同，闭环控制系统存在一条由信号通路和反馈通路构成的闭合回路，因此称它为反馈控制系统。比如在上面的例子中，增加一个温度传感器实时监测锅的温度，从而让炉子自己调节煤气炉阀门的角度，让锅的温度不至于过高或者过低，这个温度传感器就是反馈，因为引入了反馈回路。所以闭环控制系统的结构更加复杂、成本更高。

但它的优势在于不管出于外部的扰动还是内部的变化，只要被控制量偏离设定值，就会产生相应的控制量去消除误差，以罗文马四S。

以RoboMasterS1机器人跟踪视觉标签为例，向云台控制器输入视觉标签的误差距离，云台控制器会进行整体的角度控制，并输出一个转动速度给到云台电机。PID控制器就是负责消除输入目标位置和传感器反馈的当前位置之间的误差，并输出一个转速值。而对于云台单个电机的控制原理，玩家可以在云台原理处学习。

当然了，PID控制器并不仅仅应用于机器人控制系统中，像生活中的平衡车、智能电冰箱中均能看到PID控制器的影子。对于不同的系统来说，传感器反馈的信息是不同的。如何把反向的信息转换成控制的策略，这就是"反馈控制理论"所要研究的问题。

那么接下来，我们就来看一下PID控制器为什么能够消除系统中的误差。利用机器人的传感器，我们可以把当前的速度和日标速度画一张图。PID控制器可以模据这些数据计算出三个不同的控制量，而最基础且最常用的反馈策略便是P控制P代表比例。

它的控制量输出是Proportional=Kp·Error，这里的Kp是P项的比例系数，Error则是当前实际值与目标值比较后存在的误差，实际值与目标值差距越大，比例控制的输出量就会越大。在本项日里，Error是视觉标签和相机视野中心的距离误差，而P控制的输出量则是云台电机的转速。

P控制的作用就是将云台视野中的中心位置与视觉标签中心位置存在的误差放大，变成对云台的两个轴的转速输出。所以我们写下这样一个程序，就可以实现云台对视觉标签的追踪。

这里大家可以先看实现效果，我们后面会对程序进行详细介绍。因此，如果提高Kp的参数，云台将会更加快速的转动，使相机的视野中心追随视觉标签。

本期视频，我们带各位玩家学习了自动控制的基本原理，并通过使用PID控制技术中的P控制实现对视觉标签的精准跟随。相信大家对PID控制技术已经有了一个浅层次的了解，在下个视频中，我们将继续学习I项和D项的功能。

以上就是本节课的全部内容，我们下一个视频见。

机甲大师ROBOMASTER S。