Robot sledující linii na základě PID s polem POLOLU QTR 8RC-senzorové pole: 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Ahoj!

toto je můj první zápis o instruktážích a dnes vás vezmu po silnici a vysvětlím vám, jak pomocí senzoru QTR-8RC postavit linku na základě PID za robotem.

Než se pustíme do stavby robota, musíme pochopit, čemu se říká PID,

Krok 1: Pracovní princip

Co je PID ??

Pojem PID znamená proporcionální, integrální, derivační. Jednoduše tedy to, co děláme se zapojením PID s následováním řádku, je, dáváme robotu příkaz, aby sledoval čáru a detekoval zatáčky výpočtem chyby zvážením toho, jak daleko se to posunulo mimo trať.

klíčové termíny uvedené v dokumentech polalu

Proporcionální hodnota je přibližně úměrná poloze vašeho robota vzhledem k čáře. To znamená, že pokud je váš robot přesně vystředěn na linii, očekáváme poměrnou hodnotu přesně 0

Integrovaná hodnota zaznamenává historii pohybu vašeho robota: je to součet všech hodnot proporcionálního členu, které byly zaznamenány od spuštění robota

Derivát je rychlost změny poměrné hodnoty

V tomto tutoriálu budeme hovořit pouze o termínech Kp a Kd, ale výsledků lze dosáhnout také pomocí výrazu Ki. Hodnoty, které získáváme ze senzoru, nejsou jen analogové hodnoty, ale také poziční hodnoty robota.takže senzor v zásadě poskytuje hodnoty od 0 do 2500 v rozsahu od maximální odrazivosti po minimální odrazivost, ale zároveň také poskytuje informace o tom, jak daleko se robot od linky uvízl.)

Nyní musíme vzít v úvahu chybový termín, Toto je rozdíl mezi dvěma hodnotami žádané hodnoty a aktuální hodnoty. (Požadovaná hodnota je hodnota, která odpovídá „dokonalému“umístění senzorů na horní čáry. A Aktuální hodnota je okamžité hodnoty senzoru. Například: Pokud používáte tento senzor pole a používáte 8 senzorů, obdržíte poziční hodnotu 3500, pokud jste na místě, kolem 0, pokud jste příliš daleko od řádek a kolem 7000, pokud jste příliš pravicoví.). Naším cílem je vynulovat chybu. Pak teprve může robot plynule sledovat čáru.

Poté přichází část výpočtu,.

1) vypočítat chybu.

Chyba = Žádaná hodnota - Aktuální hodnota = 3500 - pozice

Jak jsem pomocí 8 senzorů. když je robot perfektně umístěn, snímač poskytuje poziční hodnotu 3 500. Nyní, když jsme vypočítali naši chybu, rozpětí, o které se náš robot unáší po trati, je na čase, abychom chybu zkontrolovali a podle toho upravili otáčky motoru

2) určete upravené otáčky motorů.

MotorSpeed = Kp * Chyba + Kd * (Chyba - LastError);

LastError = Chyba;

RightMotorSpeed = RightBaseSpeed + MotorSpeed;

LeftMotorSpeed = LeftBaseSpeed - MotorSpeed;

Logicky vzato, chyba 0 znamená, že náš robot je doleva, což znamená, že náš robot musí jít trochu doprava, což zase znamená, že pravý motor musí zpomalit a levý motor zrychlit. TOTO JE PID!

Hodnota MotorSpeed je určena ze samotné rovnice. RightBaseSpeed a LeftBaseSpeed jsou rychlosti (libovolná hodnota PWM 0-255), při kterých robot běží, když je chyba nulová.

Kód, který jsem připojil, také obsahuje, jak zkontrolovat poziční hodnoty senzoru, takže můžete otevřít sériový monitor a nahrát kód a sami se podívat na řádek, jak se motory otáčejí, když se poloha mění.

Pokud se při implementaci robota dostanete do potíží, zkontrolujte, zda a uvidíte změnou znamének rovnic !!!

A teď nejtěžší část NAJÍMÁNÍ Kp A Kd, musel jsem strávit více než 1 hodinu, abych dokonale vyladil svého robota. Místo zadávání náhodných hodnot jsem našel jednodušší způsob, jak to určit.

1. Začněte s kp a Kd rovným 0 a začněte s Kp, nejprve zkuste nastavit Kp na 1 a pozorujte robota, naším cílem je sledovat čáru, i když je vratká, pokud robot přestřelí a ztratí čáru, snižte hodnotu kp.pokud robot nemůže navigovat v zatáčce a být pomalý, zvyšte hodnotu Kp.
2. Jakmile se zdá, že robot trochu sleduje čáru, upravte hodnotu Kd (hodnota Kd> hodnota Kp) od 1 a hodnotu zvyšujte, dokud neuvidíte hladký pohon s menším kolísáním.
3. Jakmile robot začne sledovat čáru, zvyšte rychlost a zjistěte, zda je schopen čáru udržet a sledovat.

Mějte na paměti, že rychlost má přímý dopad na ladění PID a někdy možná budete muset přeladit, aby odpovídala rychlosti vašeho robota.

Nyní se můžeme pustit do stavby našeho robota.

Krok 2: Sestavení

Arduino atmega 2560 s USB kabelem - to je hlavní používaný mikrokontrolér.

Podvozek- pro podvozek robota jsem použil 2 kruhové akrylátové desky, které se používají pro jiný projekt, který je pro to ideální. Pomocí matic a šroubů jsem postavil dvoupatrový podvozek, takže mohu k horní desce připevnit další moduly. Nebo můžete použít k dispozici hotový podvozek.

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

Mikrometální převodové motory- robot potřeboval rychle se otáčející motory, aby se vyrovnal s rutinou PID, k tomu jsem použil motory o výkonu 6V 400 ot / min a vhodná přilnavá kola.

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

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

Pole senzorů QTR 8Rc - toto lze použít pro sledování linek, jak již bylo zmíněno dříve, myslím, že nyní máte jasnou představu o tom, jak ovládat pole senzorů pomocí PID. Kód je velmi jednoduchý a pomocí stávajících knihoven Arduino budete schopni vybudovat rychlého následovníka linky.

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

TB6612FNG Motorový ovladač-chtěl jsem použít motorový ovladač, který zvládne obraty a mění směr v mžiku, který je schopen účinně zabrzdit motory, když signál PWM klesne.

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

Baterie Lipo- lipo baterie 11,1 V slouží k napájení robota. Ačkoli jsem použil lipo baterii 11,1 V, tato kapacita je větší, než je potřeba pro arduino a motory. Pokud najdete lehký 7,4 V lipo baterie nebo 6V Ni-MH baterie bude perfektní. Z tohoto důvodu musím použít převodník buck k převodu napětí na 6V.

11,1 V-https://www.ebay.com/itm/High-Capacity-11-1V-2200…

7,4 V-

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

Kromě toho potřebujete propojovací vodiče, matice a šrouby, šroubováky a elektrické pásky a také zipy, abyste se ujistili, že je vše na svém místě.

Krok 3: Sestavení

pomocí matic a šroubů připevněte motory a malé kolečko na desku a poté na podvozek namontujte snímač QTR, ovladač motoru, desku arduino a nakonec baterii.

Zde je perfektní diagram, který jsem našel na internetu, který vám řekne, jak by měla být provedena připojení.

Krok 4: Navrhněte traťovou linku

Nyní se zdá, že váš projekt je téměř u konce. Protože v poslední fázi potřebujete mít malou arénu k testování svého robota. Použil jsem náhodnou čáru o šířce 3 cm bílé čáry na černém pozadí. Ujistěte se, že jste vše dobře vložili. A prozatím se vyhnete 90 úhlovým křížům a průřezům, protože se jedná o složitý případ kódování.

Krok 5: Naprogramujte svůj kód

1. Stáhněte a nainstalujte Arduino

Desktop IDE

· Windows -

· Mac OS X -

· Linux -

2. Stáhněte a vložte soubor pole senzorů QTR 8 RC do složky knihoven Arduino.

·

· Vložte soubory do cesty - C: / Arduino / libraries

3. Stáhněte a otevřete souborLINEFOLLOWING.ino

4. Nahrajte kód na desku arduino pomocí kabelu USB

Krok 6: HOTOVO

Nyní máte robota sledujícího linii vyrobeného sami.

Doufám, že tento návod byl užitečný. Neváhejte mě kontaktovat prostřednictvím [email protected], pokud máte nějaký problém.

brzy se uvidíme s dalším novým projektem.

Užijte si stavbu !!