arduino模糊pid超声波测距

### 基于Arduino的模糊PID控制超声波测距

#### 连接硬件组件
为了实现基于Arduino的模糊PID控制进行超声波测距，首先需要正确连接各个硬件组件。超声波传感器（如HC-SR04）应通过其触发引脚（Trig）和回响引脚（Echo）分别连接至Arduino的数字I/O引脚[^3]。

对于舵机而言，通常会将其信号线接到Arduino的一个PWM引脚上以便精确控制角度位置；而电源线则需外接稳压源来确保足够的驱动电流[^4]。

#### 初始化设置
在程序初始化阶段，定义并配置好所使用的针脚编号以及创建必要的对象实例：

#include <Servo.h>

// 定义超声波传感器接口
const int trigPin = 9;
const int echoPin = 10;

// 创建伺服电机对象
Servo myServo;

void setup() {
    pinMode(trigPin, OUTPUT);
    pinMode(echoPin, INPUT);

    // 启动串口通信用于调试输出
    Serial.begin(9600);

    // 将舵机附加到指定引脚
    myServo.attach(3);
}

#### 获取距离数据
编写函数`getDistance()`用来获取当前测量的距离值，在此过程中利用了脉冲反射原理计算时间差从而得出实际长度[^2]:

float getDistance(){
    digitalWrite(trigPin, LOW);
    delayMicroseconds(2);
    
    digitalWrite(trigPin,HIGH);
    delayMicroseconds(10);
    digitalWrite(trigPin,LOW);

    long duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
    float distance = (duration / 2) * 0.0343; // 单位：cm
    
    return distance;
}

#### PID控制器构建
接下来是核心部分——模糊PID控制器的设计。这里简化处理只展示基本框架，具体参数调整依赖实验测试优化:

class FuzzyPID{
private:
    double Kp,Ki,Kd;
public:
    void setGains(double p,double i,double d){
        Kp=p; Ki=i; Kd=d;
    }
    double compute(double target,double current){
        static double lastError=0,integral=0;
        double error=target-current;
        
        integral+=error;
        double derivative=(error-lastError)/0.1; // 时间间隔设为固定
        
        lastError=error;
        
        return Kp*error + Ki*integral + Kd*derivative;
    }
};
FuzzyPID fuzzyPid;

#### 主循环逻辑
最后，在主循环里调用上述功能完成整个系统的运作流程，并不断更新目标位置使机器人能够沿着预定路径前进或避开障碍物[^1]:

void loop() {
    const float desiredDist = 30.0f; // 预期保持的安全间距 cm
    float actualDist=getDistance();
    
    double controlSignal=fuzzyPid.compute(desiredDist,actualDist);
    
    // 使用得到的控制量去改变舵机的角度或者其他动作...
    int angle=map(controlSignal,-255,255,0,180); // 映射范围适应实际情况
    myServo.write(angle);
    
    delay(100); // 循环周期设定
}