电赛结束了一段时间了,趁这段时间,总结、整理一下自己的方案
先来看看题目要求吧:
看完题目,经过一番思索和百度之后,有了大概的方案,于是乎开始准备材料,设计机械(我负责),同时其他队员开始设计tb6560驱动、电源模块等等,当然如果你本来就打算选择控制类题目,步进、直流电机及其驱动最好在比赛之前就有充分的准备,我们是使用现成模块的同时开始制作tb6560(比赛的时候其实评委不看我们做的电路,只看我们能否完成题目要求)
用到的材料大部分都是以前的雕刻机项目剩下的材料,倒是省了不少时间,时间宝贵,当然怎么简单有效怎么来了,编码器连接件等东西是这几天加工出来的,abs材料
来张机械结构渲染图,比赛的时候并没有把全部结果画出来,画出个大概就开始做了,那些细节都是比赛后加上去的:
具体的solidworks文件、工程图全部打包在附件中
接下来是电路部分,由于这是控制类题,所以电路比较简单,24v开关电源供电,2596-5v供系统工作,一块arduino nano,一块tb6560,一个ADC键盘用于现场演示,两个mini绝对型编码器1024线
ADC键盘,一个ADC口检测10个按键,我估计检测16个没问题
tb6560:
2596稳压:
系统函数图如下:
在接下来就是程序了
总共写了14个版本程序,最后用的就是PID_1_3、PID_1_4,所以这里就给出这两个版本的注释吧:
///////////PID_1_3/////////
PID_1_3.ino :主程序,开机自动检测0°并计算出180°,之后进入循环功能演示。平衡采用PID控制,第一个PID,以摆杆角度作为作为输入,步进电机速度作为输出。第二个PID,以步进速度作为输入,平衡点作为输出(180°±8°)
当摆杆在-110°~-180°或110°~180°范围内时,进行平衡控制,否则关闭步进输出
编码器读数、PID控制放在Timer2中断中,以保证控制周期精准,控制周期5ms
串口命令读取、状态发送放在主函数循环中
起摆思路1:反复震荡摆杆使其摆角越来越大;步进电机往一个方向运动一点距离,停止,等待摆杆达到最高点,再反向运动,停止,等待摆杆达到反向最高点,如此反复,摆杆进入平衡范围后进行平衡控制(起摆时间太长,不采用)
起摆思路2:步进电机突然给一个方向速度,再急刹车,摆杆由于惯性继续圆周运动,当进入平衡范围时,进行平衡控制(时间基本1s以内)
起摆思路3:步进电机突然给一个方向速度,再急刹车,等待摆杆达到最高点,步进电机再反向快速运动,以提高摆杆动能(杆子太重可用此方法)
Stepp.ino :步进电机驱动,使用了Timer1,setStepperSpeed(long myspeed)用于更新速度,StepperEvent()根据速度值驱动步进,如果有加减速效果会更好
Command.ino :接收命令,更新参数,P100代表参数P=100,etc
Encoder.ino :绝对型编码器读数
Filter.ino :FIR低通滤波、中值滤波
function1~6.ino :分别实现基本要求1~3,提高要求1~3
///////////PID_1_4/////////
PID_1_4.ino : loop中命令值略有更改
Command.ino : 将读取串口数据改为读取ADC键盘值,ADC键盘优点:仅一个AD口可实现10个按键,缺点:读数略复杂,只能单点按键,适合atmega328管脚少的芯片
其他函数同PID_1_3
程序比较长,这里就贴出PID_1_3的主函数吧,完整代码附在附件中:
图片在这里
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