PID көзөмөлдөгөн Ball Balancing Stewart Platform: 6 Steps

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:41

Мотивация жана жалпы түшүнүк:

Машыгууда физик катары мен табигый түрдө тартылып, физикалык системаларды түшүнүүгө умтулам. Мен татаал көйгөйлөрдү эң негизги жана эң маанилүү ингредиенттерге бөлүп, анан ошол жерден көйгөйдү кайра калыбына келтирүү менен үйрөндүм. Мен механиканы жана электромагнетизмди биринчи принциптерден үйрөнүп жатсам да, мен аларды физикалык колдонууда колдоно элекмин. Мен акыры бул мүмкүнчүлүктү автоматтык башкаруу теориясын колдонгон роботту түзүп, топту жалпак, толук башкарылган платформада тең салмактуу кылуу үчүн алам!

Бул кантип кылуу керек; техникалык жактан такшалган хакерге, программистке же инженерге арналган, биз микроконтроллер платформасы катары Arduino Uno колдонобуз. Жабык кайтарым байланыш биринчи кезекте шарлардын дароо позициясын кайтарган жалпак сенсордук каршылыктуу экранда жаткан катуу металл шарынын ордун сезгенде башталат. Бул позиция пропорционалдуу-интегралдык-туунду (PID) контроллерине жүктөлөт, биз аны Arduino Unoго программалаганбыз. Мен бул кодду ачык булак кылып, долбоорго шилтеме кылдым. Контроллерге топту столдун үстүндө каалаган абалда калыбына келтирүү милдети жүктөлгөн, ал тургай бир топ бузулганда да. Биз колдоно турган структуралык колдоо платформасы "Стюарт платформасы" деп аталат жана алты даражага чейин эркиндикти камсыздай турган servo моторлор менен башкарылган алты көз карандысыз туташтыргыч таякча менен колдоого алынат; X, Y жана Z котормолору, ролл, чайыр жана yaw (тиешелүүлүгүнө жараша X, Y жана Z огу боюнча айлануулар). Мындай мобилдик платформанын курулушу жана программаланышы өзүнүн көйгөйлөрүн камтыйт, ошондуктан бул долбоор үчүн биз, эгер колдонуучу кааласа, функциялардын кошумча жаңыртуусу катары башкаларга калтырып, эркиндиктин даражаларын чакырабыз. Колдонуучунун статикалык топторунун каалаганына топту жылдыруучу платформа менен бирге, өнүккөн программисттер программаны жакшыртып, биздин статикалык, колдонуучунун аныкталган абалын колдонуучунун жарым үзгүлтүксүз изи менен алмаштырып, кээ бир панашаларды кошууну оңой табышат. аныкталган жол, мисалы, сегиз фигурасы, тегерек траектория, атыңыз курсив же менин сүйүктүүм, кимдир бирөөнүн калеми же манжасы өзүнүн мобилдик түзмөгүндө! Бактылуу хакерлик!

1 -кадам: материалдарды алуу

Керектүү материалдар:

1. 1/4 "жана 1/8" акрилдин бир нече барактары

2. 6 - Servo Motors (Биз HS5485HB Servo’ду колдонгонбуз)

3. 6 - жиптүү (жөнгө салынуучу) бириктирүүчү таякчалар

4. 6 - жөнгө салуу үчүн бир нече тешиктери бар CNC Machined Servo Arm’s

5. 12 - Хейм Биргелешкен Род аяктайт

6. 6 - таяктар (жөнгө салынуучу)

7. 1- 17”Беш Зымга Тартуучу Сенсордук Экран Панели USB комплект (шариктин сезүү абалы)

2 -кадам: материалдарды даярдоо

Акрил кесүүнүн эң жакшы жолу - бул лазердик камераны колдонуу. Бирөөнө кирүү кыйын болушу мүмкүн, андыктан акрилди сиз билген, туура үйрөтүлгөн жана коопсуз иштей ала турган кесүүчү куралдар менен оңой эле кесип салууга болот. Эгерде мен муну үйдө жасай турган болсом, анда кол менен иштеген арааны колдонмокмун. Стюарт платформасынын жалпы формасы мен курган модельге дал келбеши керек. Бирок, мен жөнөкөйлөтүүчү бир нече мүмкүнчүлүктөрдү белгилегим келет. Биринчиден, стандарттык экөөнүн ордуна үч негизди колдонуу менен эркиндиктин деңгээлин жана ролун картага түшүрүү алда канча оңой. бул бириктирүүчү таякчалардын чыныгы платформага тиркелишин бир жактуу үч бурчтук кылуу аркылуу жасалат. Бул нөлдөн баштап эркиндиктин даражаларын (DOF) табуунун бардык татаалдыктарын этибарга албоого мүмкүндүк берет, анын ордуна биз үч бурчтуктун бурчунун картасы болгон линиялык эмес көз карандысыз 3 "негизди" колдонобуз. Бул негизде координаттарды жазуу сизге же мен үчүн кыйын болмок, бирок бул негиздин өз ара көз карандылыгы код менен оңой чечилет. Бул жөнөкөйлөтүүчү божомол геометриянын бардык татаалдыктарын этибарга албоонун ачкычы болуп саналат. Чоо -жайын билүү үчүн MS Paint графикалык жана доскадагы сүрөттү караңыз.

Кесимдер кесилгенден кийин, сиз бириктирүүчү таяктар менен шар муундары туташкан бардык тешиктерди бургулашыңыз керек болот. Тешиктин өлчөмүн сиз колдонгон туура жабдыкка дал келтирүүдөн этият болуңуз. Бул сиз тандаган бекиткичтердин иштеши үчүн абдан маанилүү. Тешиктин өлчөмү сиздин бекиткичке керектүү өлчөмдүн кранына негизделген. Бул үчүн, белгилүү бир таптоо өлчөмүнө, чайырга жана жиптин түрүнө онлайн шилтемени табыңыз (айып vs курс). Мен акрил үчүн курс темаларын сунуштайм, бирок эгер сиз жакшы жипти колдонушуңуз керек болсо, анда ал иштеши керек, анткени биз баары бир колдонгон нерсе. Эми жыйынга өтүү убактысы келди.

3 -кадам: материалдарды чогултуу

Материалдарды спецификацияга кылдаттык менен чогултуңуз. Өзгөчө этият болуңуз, эч кандай бураманы сыйрып албаңыз. Муну бүтүргөндөн кийин, чоңураак тешиктерди чоңойтуу жана бургулоо жана аларды таптоо менен аппараттык жабдууларды алмаштырууга туура келет, же акрилдин жаңы бөлүгүн кесүү керек болот. Эскертүү, сенсордук экранга этият болуңуз. Бул назик !!! Бул акыры жука айнек катмары. Белгилей кетсек, биз өзүбүз авария болгонбуз.

4 -кадам: Программалоо

Программалоо бир аз убакытты алышы мүмкүн. Бул жерде сиздин программалоо жөндөмүңүз чындыгында өзүн актай алат. Сиз кодду нөлдөн баштап жаза албайсыз, бирок эгерде сиз жакшы комментарийленген жана өзгөртүлө турган уюшулган булак кодун тапсаңыз, анда бул жашоону бир топ жеңилдетет. Бул жерде биздин баштапкы кодго шилтеме бар: https://github.com/a6guerre/Ball-balanced-on-Stew…, өзүңүзгө жардам бериңиз! Бул албетте оптималдаштырылган эмес, бирок ишти бүтүрдү! Биз контролдоо картасы үчүн үч башка ортогоналдык эмес, сызыктуу эмес көз карандысыз негизди колдонуп жатканыбызды унутпаңыз. Биз бардыгын x, y менен окуп, A, B жана C ге картага түшүрүп жатабыз. Бул жооп системанын канчалык көп же азыраак жооп берүүсүн каалаарыбызды жөнгө салуу үчүн глобалдык түрдө жөнгө салынат.

5 -кадам: Тестирлөө

Бул жерде биз эркиндиктин даражаларын сынайбыз. Биздин үч негиз кантип төлөнөрүнө көңүл бургула! Мисалы, DOF түрмөгүн алуу үчүн, биз жөн эле сол жакта бир бирдикке түшөбүз, ал эми оң жакта бир бирдикке өйдөлөйбүз, жана тескерисинче башка багытта. Сенсордук экрандан ызы -чууну чыпкалоо үчүн жетишерлик жакшы иш жасоо дагы маанилүү. Бул сиздин PIDге кирүү үчүн жакшы маалыматка ээ болуу үчүн өтө маанилүү.

6 -кадам: Туура тууралаңыз жана ырахат алыңыз

Тестирлөө этабы чындап эле мүчүлүштүктөрдү жоюу үчүн болду. Бул жерде биз башкаруу системасын жакшы жөнгө салууга басым жасайбыз. Бул алдын ала коюлган алгоритм менен эң жакшы жасалат. Менин сүйүктүүм - ага критикалык көйгөй сыяктуу мамиле кылуу, Ахем! Мен физикмин! Ошентип, сиз өчүрүү мөөнөтүн өчүрүп саласыз! Башкача айтканда, туунду термин, ал сүйрөөчү термин сыяктуу иштейт. Эми топ жапайы термелет! Бирок, максат - термелүүлөрдү мүмкүн болушунча гармоникке жакыныраак алуу, өсүү же чирүү эмес, мүмкүн болушунча алуу. Бул бүткөндөн кийин, сиз туунду терминди күйгүзүп, мүмкүн болушунча тезирээк тең салмактуулукка келгиче тууралаңыз. Бул критикалык нымдуулукка жеткенде. Бирок, эгер бул иштебесе, PID көзөмөлдөгөн системалар үчүн көптөгөн башка далилденген тюнинг схемалары бар. Мен муну Википедияда, PID контролерунун астында таптым. Менин долбоорумду карап чыкканыңыз үчүн чоң рахмат, жана суроолоруңузга кайрылыңыз, мен сизди кызыктырган суроолорго жооп берүүгө кубанычтамын. Өзгөчө эскертүү: Бул долбоор башынан аягына чейин Miracle Max Guerrro тарабынан жасалганын белгилеп кетким келет, жана мен төрт жумадан аз убакыттын ичинде, анын ичинде бажыда жабышып калган жаңы экранды эки жума күтүп, биздин биринчи экрандан кийин. сынды Андыктан кечирим сурайбыз, бул идеалдуу аткаруудан алыс. Бактылуу хакерлик!