本程序通过PID控制编码器电机的转动距离,程序运行时输入目标距离(距离为编码器计数,目标距离为距当前位置的距离,如果距离计数改为不归零则可以控制距开始位置的距离),程序累加编码器计数作为距离计数并计算与目标值的偏差,并据此进行PID控制。增大P值有助于确保电机正常启动。实测增大D值对减少抖动、加快距离稳定有明显帮助。最终P值调到8,I调到5,D调到6。由于难以准确评估不同调校的效果,上述参数不一定是最佳参数。认定是否到达目标位置时可以按实际需要留一定余量以加快相应,还要结合结束时的速度进行判断。
代码如下
python
from machine import *
import time
from moto import *
import random
'''
本程序使用增量式PID,公式为
Pwm+=Kp[e(k)-e(k-1)]+Ki*e(k)+Kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]
e(k):本次偏差
e(k-1):上一次的偏差
e(k-2):上上次的偏差
Kp:比例项参数
Ki:积分项参数
Kd:微分项参数
Pwm:代表增量输出
'''
# 编码器初始化
pin18 = Pin(18, Pin.IN)
pin19 = Pin(19, Pin.IN)
encoder = encoder(pin18, pin19, 0) # 参数(编码器A相引脚,编码器B相引脚,定时器序号)
# 电机初始化
motor=Pin(15,Pin.OUT)
motor.value(0)
motor1=PWM(Pin(4),freq=1000,duty=0)
motor2=PWM(Pin(16),freq=1000,duty=0)
while True:
speed = encoder.read() #测试时发现有时候占空比不能回0,就增加一项检测,确保占空比回零
if speed>2 or speed<-2:
motor1.duty(0)
motor2.duty(0)
else:
break
duty=0
target=0
distance=0
offset=0 #e(k)
offset1=0 #e(k-1)
offset2=0 #e(k-2)
p=8 #PID参数
i=5
d=6
while True:
motor1.duty(0)
motor2.duty(0)
motor1.duty(0)
motor2.duty(0)
target=int(input('target_distance'))
while True:
speed = encoder.read()
distance+=speed
offset2=offset1 #记录上一次偏差
offset1=offset
offset=target-distance
adjustmentP=offset-offset1
adjustmentP*=p
adjustmentI=offset
adjustmentI=round(adjustmentI*i)
adjustmentD=offset-offset1-offset1+offset2
adjustmentD*=d
duty=adjustmentP+adjustmentI+adjustmentD
if duty<-1023:
duty=-1023
elif duty>1023:
duty=1023
if duty>0:
if duty<200:
duty=200
motor1.duty(duty)
motor2.duty(0)
if duty<0:
if duty>-200:
duty=-200
motor1.duty(0)
motor2.duty(-duty)
print(offset,duty)
if offset<11 and offset>-11 and speed<11 and speed>-11: #误差的速度较小时停止
motor1.duty(0)
motor2.duty(0)
while True:
speed = encoder.read() #测试时发现有时候占空比不能回0,就增加一项检测,确保占空比回零
if speed>2 or speed<-2:
motor1.duty(0)
motor2.duty(0)
else:
break
distance=0 #不归零则可以控制距开始位置的角度
break
time.sleep(0.05)