PID tomonidan boshqariladigan to'p balansi Styuart platformasi: 6 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:26

Motivatsiya va umumiy tushuncha:

Mashg'ulotlarda fizik sifatida men tabiiy ravishda jismoniy tizimlarga qiziqaman va tushunishga intilaman. Menga murakkab muammolarni hal qilishni o'rgandim, ularni eng asosiy va asosiy tarkibiy qismlarga ajratib, keyin muammoni o'sha erdan tiklayman. Garchi men mexanika va elektromagnetizmni birinchi tamoyillardan o'rgangan bo'lsam -da, men ularni hali ham jismoniy qo'llanmada ishlatmaganman. Nihoyat, men avtomat boshqaruv nazariyasidan foydalanib, to'pni tekis, to'liq boshqariladigan platformada mustaqil ravishda muvozanatlash uchun robot yaratib, bunday imkoniyatga ega bo'laman!

Bu qanday amalga oshiriladi; Texnik bilimga ega bo'lgan xaker, dasturchi yoki muhandis uchun mo'ljallangan, biz mikrokontroller platformasi sifatida Arduino Uno -dan foydalanamiz. Yopiq teskari aloqa pastadir, birinchi navbatda, tekis bilakli rezistorli ekran ustida yotgan, qattiq bilya rulmanining holatini sezganda boshlanadi, bu esa sharlarni darhol qaytaradi. Keyin bu pozitsiya biz Arduino Uno-da dasturlashtirilgan proportsional-integral-lotin (PID) boshqaruvchisiga beriladi. Men ushbu kodni ochiq manba qildim va loyihada bog'ladim. Nazoratchi to'pni stolda har qanday foydalanuvchi tanlagan joyga, hatto sezilarli darajada bezovta bo'lsa ham, tiklashi kerak. Biz foydalanadigan konstruktiv qo'llab -quvvatlash platformasi "Styuart platformasi" deb nomlanadi va uni olti darajagacha erkinlikni ta'minlaydigan servo dvigatellar tomonidan boshqariladigan oltita mustaqil birlashtiruvchi tayoqlar qo'llab -quvvatlaydi; X, Y va Z tarjimalari, rulon, pitch va yaw (navbati bilan X, Y va Z o'qlari atrofida aylanish). Bunday mobil platformani yaratish va dasturlash o'ziga xos qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi, shuning uchun biz ushbu loyiha uchun faqat erkinlik darajalarini chaqiramiz, boshqalari esa, agar xohlasa, funktsiyalarni ixtiyoriy ravishda yangilaydi. Platforma to'pni foydalanuvchi tomonidan statik pozitsiyalarga ko'chirilishi bilan bir qatorda, ilg'or dasturchilar dasturni takomillashtirish va foydalanuvchi statik pozitsiyasini foydalanuvchining yarim doimiy izi bilan almashtirish orqali bir oz panachani qo'shishni osonlashtiradi. aniqlangan yo'l, masalan, sakkiz raqam, dumaloq traektoriya, sizning ismingiz kursiv yoki mening sevimli qurilmamda kimningdir qalami yoki barmog'i jonli oqimi. Baxtli xakerlik!

1 -qadam: Materiallarni oling

Kerakli materiallar:

1. 1/4 "va 1/8" akrilning bir nechta varaqlari

2. 6 - Servo motorlar (Biz HS5485HB Servo -dan foydalanganmiz)

3. 6 - Tishli (sozlanishi) birlashtiruvchi tayoqlar

4. 6 - sozlash uchun bir nechta teshiklari bo'lgan CNC ishlov berilgan servo qo'l

5. 12 - Heim Joint Rod Ends

6. 6 - tayoqlar (sozlanishi)

7. 1-17 dyuymli sensorli panelli beshta simli USB to'plami

2 -qadam: Materiallarni tayyorlang

Akril kesishning eng yaxshi usuli - bu lazer kamerasi. Ularga kirish qiyin bo'lishi mumkin, shuning uchun akrilni siz bilgan, to'g'ri o'rgatilgan va xavfsiz ishlashi mumkin bo'lgan har qanday kesish asboblari yordamida osonlik bilan kesish mumkin. Agar men buni uyda qilsam, qo'lda ishlov beradigan arra ishlatardim. Styuart platformasining umumiy shakli men qurgan modelga to'liq mos kelmasligi kerak. Biroq, men bir nechta soddalashtirish imkoniyatlarini ko'rsatmoqchiman. Birinchidan, standart ikki emas, balki uchta asos yordamida erkinlik darajalarini va xarakat darajasini xaritaga solish ancha oson. bu bog'lovchi novdalarning haqiqiy platformaga biriktirilishini teng qirrali uchburchak qilish orqali amalga oshiriladi. Bu sizga erkinlik darajasini (DOF) noldan topishning barcha murakkabliklarini e'tiborsiz qoldirishga imkon beradi, buning o'rniga biz uchburchakning yuqoriga ko'tarilgan burchagining xaritasi bo'lgan chiziqli bo'lmagan 3 mustaqil "asos" dan foydalanamiz. Siz yoki men shu asosda koordinatalarni yozish qiyin bo'lardi, lekin bu asosning o'zaro bog'liqligi kod yordamida osonlikcha hal qilinadi. Bu soddalashtirilgan taxmin geometriyaning barcha nozikliklarini e'tiborsiz qoldirishning kalitidir. Tafsilotlar uchun MS Paint grafik va doskadagi rasmga qarang.

Parchalar kesilgandan so'ng, siz barcha teshiklarni burishingiz kerak bo'ladi, bu erda siz birlashtiruvchi tayoqlar va shar bilaguzuklari ulanadi. Teshikning o'lchamini mos keladigan uskunaga moslashtirishga ehtiyot bo'ling. Bu siz tanlagan mahkamlagichlarning ishlashi uchun juda muhimdir. Teshiklarning o'lchamlari mahkamlagich uchun sizga kerak bo'ladigan hajmga bog'liq. Buni amalga oshirish uchun, kranning aniq o'lchami, balandligi va ipining turi bo'yicha aniq ma'lumotni toping (kurs va boshqalar). Men akril uchun iplarni tavsiya qilaman, lekin agar siz nozik ipni ishlatishingiz kerak bo'lsa, u ishlashi kerak, chunki biz baribir foydalanganmiz. Endi yig'ilishga o'tish vaqti keldi.

3 -qadam: materiallarni yig'ish

Ehtiyotkorlik bilan materiallarni yig'ing. Ayniqsa, vintlarni echib olmaslik uchun ehtiyot bo'ling. Bu bajarilgandan so'ng, siz kattaroq teshiklarni o'lchash va burg'ulash va ularni tegizish orqali asbob -uskunalarni o'zgartirishingiz kerak bo'ladi, yoki siz yangi akril parchasini kesishingiz kerak bo'ladi. E'tibor bering, sensorli ekran bilan ehtiyot bo'ling. Bu nozik !!! Oxir oqibat, bu nozik bir shisha qatlam. E'tibor bering, biz o'zimiz baxtsiz hodisa sodir bo'lganmiz.

4 -qadam: dasturlash

Dasturlash biroz vaqt talab qilishi mumkin. Bu erda sizning dasturlash qobiliyatingiz haqiqatan ham o'z samarasini berishi mumkin. Siz kodni noldan yozishingiz shart emas, lekin agar siz yaxshi sharhlangan va o'zgartirilgan manba kodini topa olsangiz, bu hayotni ancha osonlashtiradi. Bu erda manba kodimizga havola: https://github.com/a6guerre/Ball-balanced-on-Stew…, o'zingizga yordam bering! Bu, albatta, optimallashtirilmagan, lekin ishni tugatdi! Esda tutingki, biz boshqaruv xaritasi uchun orthoganal bo'lmagan, chiziqli bo'lmagan uchta alohida asosdan foydalanamiz. Biz x, y harfi bo'yicha hamma narsani o'qiyapmiz va A, B va C xaritalarini tuzamiz. Bu javob butun dunyo miqyosida sozlanadi, biz tizimning qanchalik ko'p yoki kamroq javob berishini xohlaymiz.

5 -qadam: Sinov

Bu erda biz erkinlik darajasini tekshiramiz. E'tibor bering, bizning uchta asosimiz qanday to'lanadi! Masalan, DOF rulosini olish uchun biz chap tomonda bir birlik pastga, o'ng tomonda bir birlikka ko'tarilamiz va aksincha boshqa yo'nalishda. Sensorli ekrandan shovqinni filtrlash ishini etarlicha yaxshi bajarish ham muhim. Bu sizning PID -ga kirish uchun yaxshi ma'lumotlarga ega bo'lish uchun juda muhimdir.

6 -qadam: Yaxshi sozlang va zavqlaning

Sinov bosqichi haqiqatan ham xatolarni bartaraf etish edi. Bu erda biz boshqaruv tizimini nozik sozlashga e'tibor qaratamiz. Bu eng yaxshi oldindan o'rnatilgan algoritm bilan amalga oshiriladi. Mening eng yoqtirganim - bu tanaffusning muhim muammosi kabi yondashish, Ahem! Men fizikman! Shunday qilib, siz namlash muddatini o'chirib qo'yasiz! Ya'ni, lotin atamasi, bu tortishish terminiga o'xshaydi. Endi to'p vahshiyona tebranadi! Biroq, maqsad - tebranishlarni iloji boricha uyg'unlikka yaqinlashtirish, o'sish yoki parchalanish emas, balki iloji boricha. Bu bajarilgandan so'ng, siz lotin so'zini yoqing va iloji boricha tezroq muvozanatga qaytguncha sozlang. Bu tanqidiy namlanishga erishilganda. Ammo, agar bu ishlamasa, PID tomonidan boshqariladigan tizimlar uchun boshqa yaxshi tasdiqlangan sozlash sxemalari mavjud. Men buni Vikipediyada PID tekshiruvi ostida topdim. Loyihamni ko'rib chiqqaningiz uchun katta rahmat va har qanday savol bilan bog'laning, men sizning savollaringizga javob berishdan xursand bo'laman. Maxsus eslatma: Shuni ta'kidlashni istardimki, bu loyihani boshidan oxirigacha "Miracle Max Guerrro" va men to'rt hafta ichida, shu jumladan, bojxonada yopishtirilgan yangi ekranni ikki hafta kutganimizdan so'ng, birinchisidan so'ng amalga oshirdik. sindirib tashladi. Kechirasiz, bu mukammal ishlashdan uzoqdir. Baxtli xakerlik!