PID alapú vonalkövető robot POLOLU QTR 8RC érzékelő tömbvel: 6 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

Helló!

ez az első írásom az utasításokról, és ma elvezetlek az útra, és elmagyarázom, hogyan kell a PID-alapú vonalat a QTR-8RC érzékelő tömb segítségével robotot követni.

Mielőtt folytatnánk a robot építését, meg kell értenünk, mit nevezünk PID -nek,

1. lépés: Működési elv

Mi az a PID ??

A PID kifejezés az arányos, integrált, derivált kifejezést jelenti. Tehát egyszerűen mit csinálunk a PID vonalkövetéssel való bevonásával, azt a parancsot adjuk a robotnak, hogy kövesse a vonalat, és a hiba kiszámításával észlelje a fordulatokat, figyelembe véve, hogyan messze elmozdult a pályáról.

kulcsfogalmak, amint azt a polalu dokumentumok említik

Az arányos érték megközelítőleg arányos a robot helyzetével a vonalhoz képest. Vagyis, ha robotja pontosan a vonal középpontjában van, akkor pontosan 0 arányos értéket várunk

Az integrál érték rögzíti a robot mozgásának történetét: ez az arányos kifejezés összes értékének összege, amelyet a robot futása óta rögzítettek

A derivált az arányos érték változásának mértéke

Ebben az oktatóanyagban csak a Kp -ről és a Kd kifejezésekről fogunk beszélni, azonban az eredmények a Ki kifejezés használatával is elérhetők. Az érzékelő által kapott leolvasások nemcsak analóg értékek, hanem a robot pozíciói is.az alapvetően Az érzékelő 0 és 2500 közötti értékeket biztosít a maximális visszaverődéstől a minimális fényvisszaverődésig, ugyanakkor tájékoztatást nyújt arról is, hogy a robot milyen messzire került a vonaltól.)

Most figyelembe kell vennünk a hibakifejezést, Ez a két érték alapérték és az aktuális érték különbsége. (Az alapérték az az érték, amely megfelel az érzékelők "tökéletes" elhelyezésének a sorok tetején. És Az érték az érzékelő pillanatnyi leolvasása. Például: Ha ezt a tömbérzékelőt használja, és 8 érzékelőt használ, akkor 3500 pozíciós leolvasást kap, ha helyben van, és körülbelül 0, ha túl messze van tőle. a vonal és 7000 körül, ha túlságosan igazad van.). Célunk, hogy a hiba nulla legyen. Csak akkor tudja a robot simán követni a vonalat.

Ezután jön a számítási rész,.

1) számítsa ki a hibát.

Hiba = Alapérték - Jelenlegi érték = 3500 - pozíció

8 érzékelőt használok. az érzékelő 3500 pozíciós leolvasást ad, ha a robot tökéletesen van elhelyezve. Most, hogy kiszámítottuk a hibánkat, azt a határt, amellyel robotunk a pályán sodródik, itt az ideje, hogy megvizsgáljuk a hibát, és ennek megfelelően állítsuk be a motor fordulatszámát.

2) határozza meg a motorok beállított fordulatszámát.

MotorSpeed = Kp * Hiba + Kd * (Hiba - Utolsó hiba);

LastError = Hiba;

RightMotorSpeed = RightBaseSpeed + MotorSpeed;

LeftMotorSpeed = LeftBaseSpeed - MotorSpeed;

Logikailag a 0 -as hiba azt jelenti, hogy robotunk balra kint van, ami azt jelenti, hogy robotunknak egy kicsit jobbra kell haladnia, ami viszont azt jelenti, hogy a jobb motornak le kell lassulnia, és a bal motornak fel kell gyorsulnia. EZ PID!

A MotorSpeed értékét maga az egyenlet határozza meg. A RightBaseSpeed és a LeftBaseSpeed azok a sebességek (bármilyen PWM 0-255 érték), amelyeken a robot fut, amikor a hiba nulla.

A mellékelt kód tartalmazza azt is, hogyan lehet ellenőrizni az érzékelő helyzeti értékeit, így megnyithatja a soros monitort, és feltöltheti a kódot, és egy sorral láthatja, hogyan forognak a motorok, amikor a helyzet változik.

Ha bajba kerül a robot megvalósításakor, ellenőrizze az egyenletek előjeleinek megváltoztatásával, hogy és látja -e !!!

És most a Kp AND Kd megtalálásának legtrükkösebb része, több mint 1 órát kellett töltenem a robot tökéletes hangolásához. Véletlen értékek megadása helyett találtam egy egyszerűbb módszert ennek meghatározására.

1. Kezdje kp -val és Kd -val 0 -val, majd kezdje Kp -vel, először próbálja Kp -t 1 -re állítani, és figyelje meg a robotot, a célunk az, hogy kövessük a vonalat, még akkor is, ha ingatag, ha a robot túllép és elveszti a vonalat, csökkentse a kp értékét. Ha a robot nem tud navigálni egy kanyarban és lassú, akkor növelje a Kp értéket.
2. Ha úgy tűnik, hogy a robot valamelyest követi a vonalat, állítsa be a Kd -értéket (Kd -érték> Kp -érték) 1 -ről, és növelje az értéket, amíg sima hajtást nem lát, kisebb ingadozással.
3. Amint a robot elkezdi követni a vonalat, növelje a sebességet, és nézze meg, hogy képes -e megtartani és követni a vonalat.

Ne feledje, hogy a sebesség közvetlen hatással van a PID hangolásra, és előfordulhat, hogy újra kell hangolnia a robot sebességéhez.

Most már elkezdhetjük a robot építését.

2. lépés: Az építés

Arduino atmega 2560 USB kábellel - ez a fő használt mikrovezérlő.

Alváz- a robot alvázhoz 2 kör alakú akrillemezt használtam, amelyeket egy másik projekthez használnak, amely tökéletes erre. Anyák és csavarok segítségével 2 szintes alvázat építettem, hogy más modulokat rögzítsek a felső lemezhez. Vagy használhatja a rendelkezésre álló kész alvázat.

www.ebay.com/itm/2WD-DIY-2-Wheel-Drive-Rou…

Mikrometál hajtóműves motorok- a robotnak gyorsan forgó motorokra volt szüksége ahhoz, hogy megbirkózzon a PID rutinokkal, ezért 6V 400 fordulat / perc névleges teljesítményű motorokat és megfelelő fogógörgőket használtam.

www.ebay.com/itm/12mm-6V-400RPM-Torque-Gea…

www.ebay.com/itm/HOT-N20-Micro-Gear-Motor-…

QTR 8Rc érzékelő tömb - ez használható a vonalkövetéshez, amint azt korábban említettük. Azt hiszem, most már tisztán megértette, hogyan kell az érzékelő tömböt PID -vel kezelni. A kód nagyon egyszerű, és a meglévő arduino könyvtárak segítségével hogy gyors vonalkövetőt építsen.

www.ebay.com/itm/Pololu-QTR-8RC-Reflectanc…

TB6612FNG Motorvezérlő-Olyan motorhajtót akartam használni, amely pillanatok alatt képes kezelni a kanyarokat és az irányváltást, ami képes hatékonyan fékezni a motorokat, amikor a PWM jel alacsony.

www.ebay.com/itm/Pololu-Dual-DC-Motor-Driv…

Lipo akkumulátor- 11,1 V-os lipo akkumulátor a robot áramellátására szolgál. Bár 11,1 V-os lipo akkumulátort használtam, ez a kapacitás több, mint amennyi az arduino és a motorokhoz szükséges. Ha talál egy könnyű súlyú 7,4 V lipo akkumulátor vagy 6V Ni-MH akkumulátor tökéletes lesz. emiatt egy bak konvertert kell használnom a feszültség 6V-ra való átalakítására.

11.1V-

7.4 V-

Buck konverter modul-https://www.ebay.com/itm/1PCS-DC-DC-LM2596-power-…

Ezenkívül szüksége van áthidaló huzalokra, anyákra és csavarokra, csavarhúzókra és elektromos szalagokra, valamint cipzárra is, hogy megbizonyosodjon arról, hogy minden a helyén van.

3. lépés: Összeszerelés

rögzítse a motorokat és egy kis görgő kereket egy lemezbe anyákkal és csavarokkal, majd szerelje fel a QTR érzékelőt, a motor meghajtóját, az arduino kártyát és végül az akkumulátort a házra.

Itt van egy tökéletes diagram, amelyet az interneten találtam, és elmondja, hogyan kell létrehozni a kapcsolatokat.

4. lépés: Tervezze meg a vonalvezetést

Most úgy tűnik, hogy a projekt majdnem véget ért. Mivel az utolsó szakaszban szüksége van egy kis arénára, hogy tesztelje robotját. Véletlenszerű, 3 cm széles, fehér vonalvonalat használtam fekete alapon. Győződjön meg róla, hogy mindent jól beillesztett. És egyelőre kerülje a 90 degees szögkeresztet és keresztmetszetet, mert ez bonyolult eset a kódolás szempontjából.

5. lépés: Programozza be a kódot

1. Töltse le és telepítse az Arduino programot

Asztali IDE

· Windows -

· Mac OS X -

· Linux -

2. Töltse le és illessze be a QTR 8 RC érzékelő tömbfájlt az Arduino libraries mappába.

·

· Illessze be a fájlokat az elérési útba - C: / Arduino / libraries

3. Töltse le és nyissa meg aLINEFOLLOWING.ino oldalt

4. Töltse fel a kódot az arduino kártyára USB -kábelen keresztül

6. lépés: KÉSZ

Most van egy sorkövető robotja, amelyet saját maga készített.

Remélem, ez az oktatóanyag hasznos volt. Ne habozzon kapcsolatba lépni velem a [email protected] címen, ha bármilyen problémája van.

hamarosan találkozunk egy újabb projekttel.

Élvezze az építkezést !!