|
|
目錄
一：前言
二：調(diào)參過程
三：總結(jié)
一：前言
發(fā)現(xiàn)少了一節(jié)調(diào)參，今天補(bǔ)上，關(guān)于這個(gè)項(xiàng)目先說兩句吧。
參數(shù)調(diào)節(jié)最好自己做個(gè)實(shí)物出來，慢慢調(diào)節(jié)。根據(jù)前面的PID理論部分的知識(shí)，慢慢體會(huì)一下各個(gè)參數(shù)在實(shí)際項(xiàng)目中的作用，這樣才能真正學(xué)會(huì)PID。
關(guān)于平衡小車這個(gè)項(xiàng)目到這應(yīng)該是最后一節(jié)教程了，后面會(huì)更新加入藍(lán)牙的代碼，有時(shí)間會(huì)畫一版PCB，直接引出引腳，模塊即插即用，比較方便。關(guān)于PCB教程就不出了，網(wǎng)上很多軟件學(xué)習(xí)的視頻，跟著畫個(gè)板子就行了。這也不涉及到高頻信號(hào)，所以比較簡(jiǎn)單。
另外下一個(gè)項(xiàng)目準(zhǔn)備繼續(xù)圍繞平衡小車，做一個(gè)遙控手柄。遙控手柄也是為了下下個(gè)項(xiàng)目做準(zhǔn)備。
其他不多說，開始調(diào)參。
二：調(diào)參過程
首先單獨(dú)調(diào)節(jié)直立環(huán)，直立環(huán)調(diào)完之后調(diào)節(jié)速度環(huán)，最后轉(zhuǎn)向環(huán)。每一環(huán)調(diào)節(jié)都是先調(diào)P，把其他項(xiàng)系數(shù)設(shè)置為0，找到P參數(shù)的合適值之后再調(diào)節(jié)其他參數(shù)。
1.先確定機(jī)械中值，上節(jié)已說過：
測(cè)量機(jī)械中值的方法（手動(dòng)）：
關(guān)閉輸出，不讓電機(jī)旋轉(zhuǎn)，只采集角度值，并顯示在屏幕上，觀察其值的變化
將oled和mpu6050都連接好并調(diào)試通過之后，將采樣的Pitch值顯示在oled上。之后讓小車輪子固定不動(dòng)，用手沿電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向先逆時(shí)針（順時(shí)針）慢慢推動(dòng)小車上方，讓小車直立，當(dāng)小車從直立狀態(tài)向逆時(shí)針方向傾斜時(shí)，看看屏幕上顯示的角度是多少，之后同樣的方法測(cè)順時(shí)針，看看角度是多少，之后兩值相加/2，得出的值就是機(jī)械中值。
2.直立環(huán)Kp：
作用：Kp增加回復(fù)力的響應(yīng)速度，Kp過小，響應(yīng)太慢，不能達(dá)到直立。Kp過大，會(huì)出現(xiàn)大幅度低頻振蕩。
只打開直立環(huán)輸出（調(diào)節(jié)直立環(huán)需要將其他環(huán)都屏蔽掉，單獨(dú)調(diào)節(jié)直立環(huán)）如果用的我的程序，你可以這樣:
Balance_Pwm =balance(Pitch,gyroy); //===角度環(huán)//Velocity_Pwm=velocity(Encoder_Left,Encoder_Right); //===速度環(huán)PID控制 記住，速度反饋是正反饋，就是小車快的時(shí)候要慢下來就需要再跑快一點(diǎn)//Turn_Pwm =turn(Encoder_Left,Encoder_Right,gyroz); //===轉(zhuǎn)向環(huán)PID控制 PWM_out=Balance_Pwm - Balance_Kp*Velocity_Pwm;//最終輸出
1.先確定極性直立環(huán)極性很好確認(rèn)，你只需要拿起小車觀察兩個(gè)輪子轉(zhuǎn)向，沿電機(jī)軸傾斜小車，如果輪子也往那個(gè)方向轉(zhuǎn)，不讓小車倒下，說明極性是正確的，反之錯(cuò)誤。
2.再確認(rèn)大小Kp的值慢慢增大，直到小車左右擺動(dòng)來回?cái)[動(dòng)，出現(xiàn)低頻震蕩（只有P參與作用時(shí)，擺動(dòng)的頻率不大）。
注意：在調(diào)節(jié)直立環(huán)的時(shí)候如果你的編碼器反向或者是電機(jī)轉(zhuǎn)向和程序不匹配的話，可能會(huì)和上面說的情況不一致，比如一個(gè)電機(jī)正轉(zhuǎn)一個(gè)電機(jī)反轉(zhuǎn)，這種情況一看就是電機(jī)方向和程序不一致，可以試試將控制正反轉(zhuǎn)的兩個(gè)引腳IN1和IN2調(diào)換下方向。或者是更改程序中的IN1和IN2的高低電平也行。如下圖：
/**************************************************************************函數(shù)功能：賦值給PWM寄存器入口參數(shù)：左輪PWM、右輪PWM返回 值：無**************************************************************************/void Set_Pwm(int moto1,int moto2){ if(moto1>0) AIN2=0, AIN1=1; else AIN2=1, AIN1=0; PWMA=myabs(moto1); if(moto2>0) BIN1=1, BIN2=0; else BIN1=0, BIN2=1; PWMB=myabs(moto2); }
3.直立環(huán)Kd：
作用：Kd消除Kp過大帶來的低頻振蕩。Kd過大，會(huì)出現(xiàn)高頻抖動(dòng)。
1.先確定極性將Kp = 0,調(diào)節(jié)Kd極性，提起小車觀察兩個(gè)輪子轉(zhuǎn)向，沿電機(jī)軸傾斜小車，輪子也往那個(gè)方向轉(zhuǎn)，不讓小車倒下，說明極性是正確的，反之錯(cuò)誤。
2.再確認(rèn)大小調(diào)解大小時(shí)，需要加入剛才調(diào)好的Kp值，之后將Kd的值慢慢增大，直到小車左右擺動(dòng)來回?cái)[動(dòng)，出現(xiàn)高頻震蕩（擺動(dòng)的頻率相比Kp有所增加）。
為什么加了Kd之后震蕩頻率變高？
可以參考第10小節(jié)加入和未加入kd調(diào)參的現(xiàn)象，加入Kd后，明顯過沖變小。因?yàn)镵d有抑制作用，會(huì)抑制占空比的增長(zhǎng)，使得曲線在目標(biāo)值附近震蕩。所以抖動(dòng)頻率增加。
上面兩個(gè)調(diào)試的參數(shù)都是其最大值，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中不使用最大值，而是乘上一個(gè)系數(shù)。兩個(gè)參數(shù)都調(diào)試完后，讓其乘以0.6作為最終參數(shù)。該值為經(jīng)驗(yàn)值，可根據(jù)實(shí)際效果做變更。至此直立環(huán)調(diào)節(jié)完畢。有些小車如果各方面參數(shù)都比較好的話，到這就能直立了，不過大部分不能直立，會(huì)出現(xiàn)小車沿一個(gè)方向加速倒下的現(xiàn)象，等加入速度環(huán)就好了。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因有很多，比如機(jī)械結(jié)構(gòu)不行又或者是參數(shù)沒調(diào)好，再或者電機(jī)間隙大等等。主要還是理論和實(shí)際的差距，理論上參數(shù)都是完美的，實(shí)際上參數(shù)是沒有完美的。
4.速度環(huán)Kp、Ki：
1.先確定極性在調(diào)節(jié)速度環(huán)極性時(shí)，先將其他環(huán)都屏蔽掉。調(diào)節(jié)速度環(huán)時(shí)，只需轉(zhuǎn)動(dòng)其中一個(gè)輪子，兩個(gè)輪子就會(huì)同方向加速至最大。如果不是上述現(xiàn)象，則調(diào)節(jié)Kp極性。調(diào)節(jié)之后還不行，就要檢查程序和硬件接線是否一致了。這里在強(qiáng)調(diào)下，極性確認(rèn)這個(gè)環(huán)節(jié)一定要把正確的現(xiàn)象調(diào)出來，如果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象不一致，很大可能就是程序和硬件不一致。2.再確認(rèn)大小確認(rèn)大小時(shí)，將調(diào)好的直立環(huán)加入進(jìn)來。并且同時(shí)打開速度環(huán)的Kp和Ki，Kp = 200ki，這個(gè)關(guān)系是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值。所以調(diào)節(jié)一個(gè)Kp即可。調(diào)節(jié)大小時(shí)，使得小車保持平衡的同時(shí)，速度接近于零即可。當(dāng)然這是理想情況下才能完全靜止，一般情況只要小車不倒，并且擺動(dòng)幅度不大就已經(jīng)可以了。因?yàn)殡姍C(jī)存在死區(qū)，機(jī)械結(jié)構(gòu)也有很大影響。
調(diào)節(jié)到這里基本已經(jīng)能夠使小車直立不倒了。
5.轉(zhuǎn)向環(huán)Kd：
1.先確定極性調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向環(huán)時(shí)，將其他兩個(gè)環(huán)屏蔽掉，調(diào)節(jié)時(shí)推動(dòng)小車沿Z軸旋轉(zhuǎn)，如果電機(jī)會(huì)阻礙小車旋轉(zhuǎn)說明極性是正確的，反之錯(cuò)誤。2.再確認(rèn)大小調(diào)節(jié)大小時(shí)讓小車走直線效果較好，且無劇烈抖動(dòng)即可。
三：總結(jié)
至此，零基礎(chǔ)制作平衡小車連載教程更新完畢。和我一起制作的小伙伴們應(yīng)該收獲也不小吧。第一篇文章是6月底開始的，截止到目前剛好4個(gè)月，時(shí)間也蠻長(zhǎng)的。后面的項(xiàng)目盡量縮短時(shí)間吧。
|
|
QQ好友和群
QQ空間
騰訊微博
騰訊朋友
收藏
淘帖
頂
踩
