基于圖像識別的云臺追小球（增量式PID）源程序

ID:492026 · 發(fā)表于 2021-3-3 09:54

一、核心的思路
通過openmv識別小球與stm32進(jìn)行串口通行，stm32通過增量式PID算法控制云臺的精準(zhǔn)移動
二、openmv程序
import sensor, image, time
from pyb import UART
import json
yellow_threshold = (50, 75,20, 60, 35, 70)
sensor.reset() # Initialize the camera sensor.
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565) # use RGB565.
sensor.set_framesize(sensor.QQVGA) # use QQVGA for speed.
sensor.skip_frames(10) # Let new settings take affect.
sensor.set_auto_whitebal(False) # turn this off.

sensor.set_contrast(3)
clock = time.clock() # Tracks FPS.
uart = UART(3, 115200)
uart.init(115200, bits=8, parity=None, stop=1)  #8位數(shù)據(jù)位，無校驗位，1位停止位
# Only blobs that with more pixels than "pixel_threshold" and more area than "area_threshold" are
# returned by "find_blobs" below. Change "pixels_threshold" and "area_threshold" if you change the
# camera resolution. "merge=True" merges all overlapping blobs in the image.
def find_max(blobs):
max_size=0
for blob in blobs:
      if blob[2]*blob[3] > max_size:
         max_blob=blob
         max_size = blob[2]*blob[3]
return max_blob
while(True):
clock.tick() # Track elapsed milliseconds between snapshots().
img = sensor.snapshot() # Take a picture and return the image.

yellow_blobs  =  img.find_blobs([yellow_threshold])
if yellow_blobs:
      max_blob = find_max(yellow_blobs)
      img.draw_cross(max_blob.cx(),max_blob.cy())
      img.draw_circle(max_blob.cx(),max_blob.cy(),max_blob.cx()-max_blob.x(), color = (255, 255, 255))
a=max_blob.cx()
b=120-max_blob.cy()
c=20
d=50
e=1
print('橫坐標(biāo)：%d'%max_blob.cx())
print('縱坐標(biāo)：%d'%max_blob.cy())
data=bytearray([0xb3,0xb3,int(a),int(b),int(c),int(d),int(e),0x5b])
uart.write(data)
三、增量式pid
1、為什么使用增量式PID
1增量式算法不需要做累加，控制量增量的確定僅與最近幾次偏差采樣值有關(guān)，計算誤差對控制量計算的影響較小。而位置式算法要用到過去偏差的累加值，容易產(chǎn)生較大的累加誤差。
2增量式算法得出的是控制量的增量，例如在閥門控制中，只輸出閥門開度的變化部分，誤動作影響小，必要時還可通過邏輯判斷限制或禁止本次輸出，不會嚴(yán)重影響系統(tǒng)的工作。而位置式的輸出直接對應(yīng)對象的輸出，因此對系統(tǒng)影響較大。
3增量式PID控制輸出的是控制量增量，并無積分作用，因此該方法適用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶積分部件的對象，如步進(jìn)電機(jī)等，而位置式PID適用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)不帶積分部件的對象，如電液伺服閥。
4在進(jìn)行PID控制時，位置式PID需要有積分限幅和輸出限幅，而增量式PID只需輸出限幅
2、實現(xiàn)代碼
static double Proportion=2;                            //比例常數(shù) Proportional Const
      static double Integral=0.4;       //                   //積分常數(shù) Integral Const
      static double Derivative=0.02;  //
/********************增量式PID控制設(shè)計************************************/
//NextPoint當(dāng)前輸出值
//SetPoint設(shè)定值
int PID_Calc1(float NextPoint,float SetPoint)
{
                           //微分常數(shù) Derivative Const
      static float    LastError;                               //Error[-1]
      static float    PrevError;                               //Error[-2]
  int Outpid;
  float       iError;//當(dāng)前誤差

  iError=SetPoint-NextPoint;                         //增量計算
  Outpid=(Proportion * iError)                //E[k]項
            -(Integral * LastError)    //E[k-1]項
            +(Derivative * PrevError); //E[k-2]項

  PrevError=LastError;                   //存儲誤差，用于下次計算
  LastError=iError;
  return(Outpid);                                     //返回增量值
}

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