Jukwaa la Kudhibiti Mpira wa Kudhibiti PID Stewart: 6 Hatua

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:53

Motisha na Dhana ya Jumla:

Kama fizikia katika mafunzo, ninavutiwa kiasili, na ninatafuta kuelewa mifumo ya mwili. Nimefundishwa kutatua shida ngumu kwa kuzivunja katika viungo vyao vya msingi na muhimu, kisha kujenga shida nyuma kutoka hapo. Ingawa nimekuwa nikijifunza ufundi na umeme kutoka kwa kanuni za kwanza, bado sijazitumia katika matumizi fulani ya mwili. Mwishowe nitapata fursa hii kwa kuunda roboti inayotumia nadharia ya udhibiti wa moja kwa moja ili kusawazisha kwa uhuru mpira kwenye jukwaa tambarare, linalodhibitiwa kikamilifu, peke yake!

Katika hii jinsi-kwa; ambayo imekusudiwa kwa hacker wa kitaalam, programu, au mhandisi, tutatumia Arduino Uno kama jukwaa letu la kudhibiti watawala. Kitanzi cha maoni kilichofungwa kwanza huanza wakati inahisi msimamo wa mpira thabiti wa chuma uliolala kwenye skrini ya kugusa gorofa inayogusa mipira msimamo wa haraka. Msimamo huu unapewa ndani ya mtawala wa uwiano-muhimu-inayotokana (PID), ambayo tumepanga katika Arduino Uno. Nimefanya nambari hii kuwa chanzo wazi na imeunganishwa katika mradi huo. Mdhibiti ana jukumu la kurudisha mpira kwa nafasi yoyote iliyochaguliwa kwa mtumiaji kwenye meza, hata inapovurugwa sana. Jukwaa la kusaidia miundo tutakalotumia linajulikana kama "Stewart platform," na inasaidiwa na fimbo sita za kuunganisha zinazoendeshwa na motors za servo ambazo zitatoa hadi digrii sita za uhuru; Tafsiri za X, Y na Z, roll, lami na yaw (mizunguko juu ya shoka za X, Y, na Z mtawaliwa). Kuunda na kupanga programu kama hiyo ya jukwaa la rununu ni changamoto zake, kwa hivyo kwa mradi huu, tutataka uhuru na viwango vya uhuru, tukiwacha wengine kama uboreshaji wa hiari wa utendaji, ikiwa mtumiaji anapenda. Pamoja na jukwaa kusonga mpira kwenye seti yoyote ya nafasi zilizoainishwa za watumiaji, waandaaji wa hali ya juu watapata ugumu wa kuongeza programu na kuongeza panache kwa kubadilisha msimamo wetu tuli, uliofafanuliwa na mtumiaji, na athari inayoendelea ya mtumiaji njia iliyoelezewa, kama mfano wa nane, trajectory ya duara, jina lako kwa laizi, au ninayependa mtiririko wa moja kwa moja wa kalamu ya mtu au kidole kwenye kifaa chake cha rununu! Furaha ya utapeli!

Hatua ya 1: Pata Vifaa

Vifaa vinahitajika:

1. Karatasi chache za 1/4 "na 1/8" Acrylic

2. 6 - Servo Motors (Tulitumia HS5485HB Servo's)

3. 6 - Threaded (Adjustable) Kuunganisha Fimbo

4. 6 - CNC Machined Servo Arm's yenye mashimo mengi kwa urekebishaji

5. 12 - Heim Pamoja Fimbo Inaisha

6. 6 - Fimbo (inayoweza kurekebishwa)

7. 1- 17”Kitengo cha USB cha kugusa cha waya tano (nafasi ya hisia ya kubeba mpira)

Hatua ya 2: Andaa Vifaa

Njia bora ya kupata kata ya akriliki ni kwa kutumia kamera ya laser. Ufikiaji wa mtu inaweza kuwa ngumu, kwa hivyo akriliki pia inaweza kukatwa kwa urahisi kwa kutumia zana zozote za kukata unazozijua, zilizofunzwa vizuri, na zinaweza kufanya kazi kwa usalama. Ikiwa ningefanya hii nyumbani kwa mfano, ningetumia msumeno wa kukabiliana na mkono. Sura ya jumla ya jukwaa la Stewart hailingani kabisa na mfano nilioujenga. Walakini, ninataka kuelezea fursa chache za kurahisisha. Kwanza, ni rahisi sana kuweka ramani ya lami na digrii za uhuru kwa kutumia msingi tatu, badala ya kiwango cha pili. hii imefanywa kwa kufanya kiambatisho cha viboko vya kuunganisha kwenye jukwaa halisi pembetatu sawa. Hii hukuruhusu kupuuza shida zote za kutafuta kiwango cha lami na uhuru wa uhuru (DOF) kutoka mwanzoni, badala yake tunatumia "misingi" isiyo na linearly 3 ambayo ni ramani tu ya kona hiyo ya pembetatu kwenda juu. Hii itakuwa ngumu kwako au mimi kuandika kuratibu kwa msingi huu, lakini utegemezi wa msingi huu unashughulikiwa kwa urahisi na nambari. Dhana hii ya kurahisisha ni ufunguo wa kupuuza ugumu wote wa jiometri. Tazama picha ya rangi ya MS Rangi na picha ya ubao mweupe kwa maelezo.

Mara baada ya vipande kukatwa, utahitaji kuchimba mashimo yote, ndio mahali ambapo fimbo zako za kuunganisha na viungo vya mpira huunganisha. Kuwa mwangalifu kulinganisha saizi ya shimo na vifaa sahihi unavyotumia. Hii ni muhimu kuwa na vifungo vilivyochaguliwa vifanye kazi. Ukubwa wa shimo unatokana na ukubwa gani wa bomba utahitaji kufunga. Ili kufanya hivyo, tafuta rejeleo mkondoni la saizi maalum ya bomba, lami na aina ya uzi (faini dhidi ya kozi). Ninapendekeza nyuzi za kozi kwa akriliki, lakini ikiwa lazima utumie uzi mzuri, inapaswa kufanya kazi, kwani ndivyo tulivyotumia hata hivyo. Sasa ni wakati wake wa kuendelea na mkutano.

Hatua ya 3: Kusanya Vifaa

Kusanya kwa uangalifu vifaa ili kubainisha. Kuwa mwangalifu haswa usivue screws yoyote. Mara hii ikimaliza, itabidi ubadilishe vifaa kwa kupima na kuchimba mashimo makubwa na kuigonga, au utahitaji kukata kipande kipya kabisa cha akriliki. Kumbuka pia kuwa mwangalifu na skrini ya kugusa ya kugusa. Ni dhaifu !!! Ni safu nyembamba ya glasi baada ya yote. Kumbuka kuwa sisi wenyewe tulipata ajali.

Hatua ya 4: Programu

Programu inaweza kuchukua muda. Hapa ndipo ujuzi wako wa programu unaweza kulipa. Hauitaji kuwa na uwezo wa kuandika nambari hiyo kutoka mwanzoni, lakini ikiwa unaweza kupata kificho cha chanzo kilichotamkwa vizuri na kilichopangwa kurekebisha, basi hiyo inafanya maisha kuwa rahisi sana. Hapa kuna kiunga cha nambari yetu ya chanzo: https://github.com/a6guerre/Ball-balanced-on-Stew…, jisaidie! Hakika haijaboreshwa, lakini ilimaliza kazi! Kumbuka kwamba tunatumia msingi tatu tofauti zisizo za orthoganal, zisizo za linearly kwa ramani ya udhibiti. Tunasoma tu kila kitu kwa x, y na ramani kwa A, B, na C. Jibu hili linarekebishwa ulimwenguni ili kurekebisha ni kiasi gani zaidi au kidogo tunataka mfumo ujibu.

Hatua ya 5: Upimaji

Hapa tunajaribu digrii za uhuru. Kumbuka sasa jinsi msingi wetu tatu unavyolipa! Kwa mfano, kupata roll DOF, tunashuka tu kitengo kimoja kushoto, wakati tunapanda kitengo kimoja kulia, na kinyume chake kwa mwelekeo mwingine. Ni muhimu pia kuwa umefanya kelele nzuri ya kuchuja kazi kutoka kwa skrini yako ya kugusa. Hii ni muhimu kuwa na data nzuri ya kulisha kwenye PID yako.

Hatua ya 6: Saini nzuri na Furahiya

Awamu ya upimaji ilikuwa kweli tu kuondoa mende. Hapa, tunazingatia urekebishaji mzuri wa mfumo wa udhibiti. hii imefanywa bora na algorithm iliyowekwa tayari. Ninayopenda ni kuikaribia kama shida muhimu ya kupunguza unyevu, Ahem! Mimi ni mwanafizikia! Kwa hivyo unazima muda wa kupungua! Yaani neno linalotokana, ambalo hufanya kama neno la kuburuta. Sasa mpira utatoka sana! Walakini, lengo ni kupata kukosolewa kuwa karibu na harmonic iwezekanavyo, sio kukua au kuoza, kwa kadri uwezavyo. Mara baada ya kumaliza, unawasha neno linalotokana, na urekebishe hadi itakaporudi kwa usawa haraka iwezekanavyo. Huu ndio wakati unyevu mdogo unapatikana. Walakini, ikiwa hii haifanyi kazi kuna mipango mingine mingi iliyothibitishwa vizuri ya mifumo inayodhibitiwa na PID. Nilipata hii kwenye wikipedia, chini ya mdhibiti wa PID. Asante sana kwa kuangalia mradi wangu, na tafadhali fikia maswali yoyote, nitafurahi kujibu maswali yoyote unayo. Ujumbe maalum: Ninataka kusema kuwa mradi huu kutoka mwanzo hadi mwisho ulifanywa na Miracle Max Guerrro, na mimi mwenyewe chini ya wiki nne, pamoja na kusubiri kwa wiki mbili kwa skrini mpya iliyokwama katika mila, baada ya ile ya kwanza kuvunja. Kwa hivyo tafadhali udhuru ni mbali na utendaji mzuri. Furaha ya utapeli!