20“万里”树莓派小车——电机控制学习（控制速度）

lb8820265

20“万里”树莓派小车——电机控制学习（控制速度） [复制链接]

       前面介绍了树莓派电机速度的获取，也介绍了树莓派的定时器的使用，将这两者结合，在使用控制算法，就可也对电机速度进行控制了。

PID控制算法

速度控制使用PID算法，这个网上很多介绍，原理图如下图所示。

 

实际使用PI控制就可以了，也就是速度误差乘以Kp系数，然后速度误差的累计乘以Ki系数，然后两者相加，就是给电机的控制值。这两个系数的值的选择则是控制的难点。

代码编写

澶嶅埗

登录后复制

#include <stdio.h>
#include <wiringPi.h>
#include <iostream>
#include "Emakefun_MotorShield.h"
#define SPEED_INTEGRAL_MAX  1
float Speed_Kp=255,Speed_Ki=150;
float Set_Speet=0.5;
int A_pin=21;
int B_pin=22;
float Encoder_Integral=0;
long Cnt;
long Cha;
long now,pre_time;
float Speed=0;
float Set_PWM_float=0;
uint8_t Set_PWM=0;
Emakefun_DCMotor *DCmotor1 ;
//电机速度PI控制函数
float Speed_PI(float Now_Speed,float Set_Speet)
{
static float fP;
fP=Set_Speet-Now_Speed;
Encoder_Integral+=fP;
if(Encoder_Integral>SPEED_INTEGRAL_MAX)   Encoder_Integral=SPEED_INTEGRAL_MAX;           
return fP*Speed_Kp+Encoder_Integral*Speed_Ki;  
}
//外部中断回调函数，用来计数电机速度
void Interrupt (void) {
   Cnt++;
}
//定时器线程函数
PI_THREAD (timer)
{
  for (;;)
  {
   now=micros();
   Cha=(now-pre_time);
   Speed=(float)Cnt/Cha*50;
   Cnt=0;
   pre_time= now;
   Set_PWM_float=Speed_PI(Speed, Set_Speet);
   if(Set_PWM_float>255)Set_PWM_float=255;
   if(Set_PWM_float<0)Set_PWM_float=0;
   Set_PWM=(uint8_t)Set_PWM_float;
   DCmotor1->setSpeed(Set_PWM);
   printf ("%ld,%f,%f,%f\n",Cha,Speed,Set_PWM_float,Encoder_Integral);
   delay(100);
  }
}
int main () {
  Emakefun_MotorShield Pwm = Emakefun_MotorShield();
  Pwm.begin(50);
  DCmotor1 = Pwm.getMotor(1);
  DCmotor1->setSpeed(0);
  DCmotor1->run(FORWARD);
   wiringPiSetup () ;
   wiringPiISR (A_pin, INT_EDGE_BOTH, &Interrupt) ;
   wiringPiISR (B_pin, INT_EDGE_BOTH, &Interrupt) ;
   piThreadCreate (timer) ;
   while(1) {
   delay(1000);
}
}

参数调试

代码中的参数是要通过计算与调试得出来的，下面来分别介绍。

最大速度归一化：先让电机满速运行，得出满速下计算出来电机最大的速度大约0.02，（这个数值并没有实际速度含义），乘以50让最大速度变成1。

Kp参数确定：电机控制数值是0到255，而最大速度是1，那Kp就直接确定为255。

Ki参数确定：几分参数是不要不断的调节的，既要快速响应，同时也不能太大导致震荡。经过不断的调节，选取150。

积分限制参数确定：积分如果不对最大值进行限制，那么积分的数值就会无限的大下去，这样显然是不行的，代码运行后输出如下图。

输出第一列是时间，第二列是速度，第三列是控制量，第四列是积分值，最理想情况是运行后积分控制输出为零，当然有值也是可以，通过给轮子一些阻力，这个数值不会超过1，那么积分限制参数就设置为1。

运行效果

运行后树莓派会控制轮子按照设置好的速度进行转动，从打印出来的速度看，速度一直维持的不错，可是控制量却变化十分剧烈，而且听声音也能听出来轮子转速一快一慢的。但是轮子的实际速度我是无法测量的，只有等全部代码都写好后，在地上实际跑看效果才知道。

问题

工程中将驱动库文件和应用程序文件放在一个文件夹里面，这样做浪费空间，也不利于复用。想将驱动库额外的放在另一个文件中，要怎么设置头文件包含路径呢？

源码

GitHub

Gitee

查看本帖全部内容，请登录或者注册

okhxyyo

"万里"树莓派小车汇总贴:

lb8820265的“万里”树莓派小车开源分享 - DIY/开源硬件专区 - 电子工程世界-论坛 (eeworld.com.cn)

 

目录:

 

“万里”树莓派小车开张贴 

1“万里”树莓派小车——建立项目仓库

2“万里”树莓派小车——python学习（Thonny的使用）

3“万里”树莓派小车——python学习（定时任务）

4“万里”树莓派小车——C++学习（编译与运行，geany使用）

5“万里”树莓派小车——wiringPi学习（延时与线程模拟定时器）

6“万里”树莓派小车——wiringPi学习（PWM与外部中断模拟定时器）

7“万里”树莓派小车——RPi.GPIO学习（PWM与外部中断模拟定时器）

8“万里”树莓派小车——socket学习（本机通讯）

9“万里”树莓派小车——socket学习（TCP两机通讯）

10“万里”树莓派小车——socket学习（UDP两机通讯）

11“万里”树莓派小车——socket学习（Android发送）

12“万里”树莓派小车——socket学习（Android收发）

13“万里”树莓派小车——配件准备

14“万里”树莓派小车——电机驱动学习

15“万里”树莓派小车——光电编码器学习（正反转的判断）

16“万里”树莓派小车——光电编码器学习（转速的获取）

17“万里”树莓派小车——VSCode学习（编译和调试）

18“万里”树莓派小车——Makefile学习

19“万里”树莓派小车——VSCode学习（多C文件链接调试）

20“万里”树莓派小车——电机控制学习（控制速度）

21“万里”树莓派小车——电机控制学习（4轮速度控制）
22“万里”树莓派小车——手机遥控电机转动

23“万里”树莓派小车——无屏幕连接树莓派

24“万里”树莓派小车——树莓派64位系统bullseye跑分测试

25“万里”树莓派小车——纳姆轮控制

26“万里”树莓派小车——程序开机启动

27“万里”树莓派小车——固定和获取树莓派IP地址

28“万里”树莓派小车——小车组装

29“万里”树莓派小车——直行偏向问题与新控制模式

30.“万里”树莓派小车——第一阶段完成展示（从零开始介绍）

dcexpert

看着20“万里”标题，很感人啊

soso

加油 ：）