ROS小车-上位机代码：两驱小车直线行走校准

前言
要想实现对小车的精准控制、定位精度的准确，那必然前提就是找到小车速度控制的数学逻辑。

PID 的误解

当我实现了通过串口协议的move指令对小车车轮的PWM控制之后，我急切地寻找让两个轮子在同一速度下运行的方法，也就是让小车走直线。

小车为什么不能走直线？原因挺多的。
电机原因。同一批次同一规格同一减速比等同一参数的电机彼此之间都有不同。造成的结果就是相同电压下，转速不一样。
驱动芯片原因。驱动芯片对左右两桥的输出电压不等大，跟电机一个道理。
电路设计原因。电路设计时走线长短的不对称，或其他原因造成两边阻抗不等大。
小车设计原因。小车的设计造成两轮歪斜，两轮受力不均匀等原因。

总之，想依靠工艺手段达到两轮等速的目的是不大现实的。特别是手工制品。工厂机器生产还能够控制误差在一定范围之内。那对我们这种手工制作的小车就没招了吗？那当然还是有办法，就是通过软件来弥补这个缺陷。

在我搜索了大半个百度之后，我得到了PID能够调速实现小车直线行走的校准方法的这一种想法。于是我使劲地翻PID理论，学习PID的算法。但是当我想要搜索“PID的作用”时，我发现百度搜不到这个答案。它只告诉我“P”“I”“D”这三个值分别的作用是什么。

那我就要提问了：PID真的能够校准速度吗？实现两轮等速吗？
答案是：可以。

那我为什么还说我误解它了呢？
答案是：费劲。

为了清晰地回答这个问题，需要先讲清楚PID算法的作用是什么。PID算法的作用就是让系统或快或慢地达到预期值。慢则稳，荡却快。也就是说PID是与我们设定的预期目标有关系，它的作用是把控到达目标值的快慢关系。理解起来其实就是加速度的意思。可以控制这个速度多快到达预期速度，那就是加速度嘛。

那为啥它能够有校准速度的效果？也就是两轮等速的效果。你想想，加速度在它的把控之下，是否就能够操作速度的快慢？对速度形成拉扯？当某个轮子一时间跑得快了，我把它的P压低，你上升时间就长，那么某一段时间内，两个轮子的速度是差不多的，所以就有看似等速的效果。等过了这一段时间，该歪还是歪。因为两轮的目标速度并不一样。

所以说，用PID来校准速度真的是费劲。治标不治本。我们应该抓到问题的核心，那就是目标速度。我们要的结果就是两轮等速，目标就是两轮速度一样嘛。那从何下手？

我们回到最初的思考：小车的速度跟什么有关？
回答：两轮的速度有关。

两轮的速度跟什么有关？
回答：PWM有关。

PWM！这就是答案！小车速度的关系就是跟PWM有关。你肯定想说，这不是废话吗？是废话，我一直在说废话，对不起。那既然速度跟PWM有关，还要整PID干嘛？

速度 与 PWM

当我们回到问题的本质上来之后，我们是不是应该思考：怎样建立速度与PWM的关系？

这两者肯定是有关系，但是它们是什么关系？你问我，我哪知道！只能瞎猜咯。线性关系？你加1，我加1，我们一起做兄弟！这恐怕不是吧…

根据我学过的电路知识，电机并不属于线性元件。那么是不是曲线关系呢？那答案是必须的。不是线性肯定就是非线性嘛，也就是曲线性嘛。

于是我翻开了大佬的笔记…
ROS 学习系列-- 四轮机器人线性速率、角速度和电机PWM线性关系的定量分析

我跟着大佬的思路一步一个脚印做着实验。结果我得到了如下这个图：说好的线性呢？好吧。果然是非线性的。横坐标是速度(m/s)，纵坐标是PWM(0-255)。

怎么得到这个图，后面会贴代码。今晚先马到这里。