Kujisawazisha Roboti - PIDI ya Udhibiti wa PID: 3 Hatua

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:48

Mradi huu ulibuniwa kwa sababu nilikuwa na hamu ya kujifunza zaidi juu ya Udhibiti wa algorithms na jinsi ya kutekeleza kwa ufanisi matanzi ya PID. Mradi huo bado uko katika hatua ya maendeleo kwani moduli ya Bluetooth bado haijaongezwa ambayo itaruhusu udhibiti wa roboti kutoka kwa smartphone inayowezeshwa na Bluetooth.

Motors za N20 DC zilizotumiwa zilikuwa za bei rahisi, na kwa hivyo zina uchezaji mwingi ndani yao. Hii inasababisha kiwango kidogo cha mshipa kwani motors hushinda 'slack' kwani inatumika kwa torque kwa magurudumu. Kwa hivyo, ni karibu haiwezekani kufikia mwendo mzuri kabisa. Nambari niliyoandika ni rahisi lakini inaonyesha uwezo wa algorithm ya PID.

Muhtasari wa Mradi:

Chasisi ya robot ni 3D iliyochapishwa kwa kutumia printa ya Ender 3 na imeundwa kushikamana-sawa.

Roboti inadhibitiwa na Arduino Uno ambayo inachukua data ya sensorer kutoka MPU6050 na kudhibiti motors za DC kupitia dereva wa nje wa gari. Inaendesha betri ya 7.4V, 1500mAh. Dereva wa gari hudhibiti hii hadi 5V kuwezesha Arduino na kusambaza 7.4V kwa motors.

Programu hiyo iliandikwa kutoka mwanzo kwa msaada wa maktaba ya 'Arduino-KalmanFilter-master' na 'Arduino-MPU6050-master' kutoka gitHub.

Ugavi:

• Sehemu zilizochapishwa za 3D
• Arduino UNO
• Sensor ya MPU6050 6-Axis
• D. C Dereva wa Magari
• Motors za N20 DC (x2)
• 9V Betri

Hatua ya 1: Kujenga Robot

Chapisha na Kusanya

Ujenzi wote unapaswa kuwa sawa na vyombo vya habari lakini nimetumia superglue kupata vifaa kuhakikisha kuwa roboti ni ngumu kabisa wakati wa kusawazisha.

Nimebuni sehemu katika Fusion 360 na nimeboresha kila sehemu kuchapisha bila msaada ili kuruhusu uvumilivu mkali na kumaliza uso safi.

Mipangilio iliyotumiwa kwenye Printa ya Ender 3 ilikuwa: Urefu wa Tabaka 0.16mm @ 40% ya ujazo kwa sehemu zote.

Hatua ya 2: 3D Print Robot

Chassis (x1)

Gurudumu la kushoto (x2)

Nyumba ya Magari ya Kushoto (x2)

Kesi ya Arduino (x1)

Hatua ya 3: Algorithm ya Udhibiti wa PID

Nimeandika Algorithm ya Udhibiti wa PID kutoka mwanzoni kwa kutumia maktaba ya 'Arduino-KalmanFilter-master' na 'Arduino-MPU6050-master' kutoka kwa gitHub.

Msingi wa Algorithm ni kama ifuatavyo:

• Soma data ghafi kutoka MPU6050
• Tumia Kichujio cha Kalman kuchambua data kutoka kwa Gyroscope na Accelerometer kufuta makosa katika usomaji wa gyroscope kwa sababu ya kasi ya sensorer. Hii inarudisha thamani iliyosafishwa kwa kiwango cha sensorer kwa digrii hadi sehemu mbili za desimali.
• Hesabu hitilafu ya E kwenye pembe, yaani: Pembe kati ya sensorer na setpoint.
• Hesabu kosa sawia kama (Mara kwa mara makosa ya uwiano x).
• Kokotoa Kosa la Kuunganisha kama jumla ya kukimbia ya (Kosa la Ushirikiano wa x).
• Kokotoa Kosa linalotokana na Mara kwa mara kama [
• Jumla ya makosa yote ili kutoa pato la kasi kutumwa kwa motors.
• Hesabu ni mwelekeo upi wa kugeuza motors kulingana na ishara ya pembe ya kosa.
• Kitanzi kitatembea kwa muda usiojulikana na kujenga juu ya pato wakati pembejeo inatofautiana. Ni kitanzi cha maoni, kwa kutumia maadili ya pato kama nambari mpya za kuingiza hesabu inayofuata.

Hatua ya mwisho ni Kurekebisha kitanzi cha PID Kp, Ki & Kd.

1. Sehemu nzuri ya kuanzia ni kuongeza polepole Kp mpaka roboti itateleza karibu na usawa na inaweza kupata anguko.
2. Ifuatayo, anza Kd karibu 1% thamani ya Kp na uongeze polepole hadi oscillations ipotee na roboti iteleze vizuri ikisukumwa.
3. Mwishowe, anza na Ki karibu 20% ya Kp na utofautiane hadi "roboti" ipitie "setpoint ili kushika anguko na kurudi wima.