¿Cómo se mantuvo Kalman erguido?
Resumen de la experiencia del automóvil en posición vertical
1. Desglose de la tarea de movimiento del modelo de automóvil: equilibrio del modelo de automóvil, velocidad del modelo de automóvil, dirección del modelo de automóvil. Entre ellos, el equilibrio del modelo de automóvil se logra mediante el movimiento hacia adelante y hacia atrás del motor; la velocidad del modelo de automóvil se logra controlando la velocidad de rotación del motor (esencialmente lograda emitiendo ondas PWM con diferentes ciclos de trabajo); El control de dirección del modelo de automóvil se logra mediante el motor. Esto se logra girando la velocidad diferencial. Entre ellos, el control vertical del modelo de automóvil es la clave. El control de velocidad del modelo de automóvil en el automóvil es ajustar el ángulo de inclinación del modelo de automóvil para lograr el propósito de correr a una velocidad determinada. En el análisis final, los tres tipos de control del modelo de automóvil eventualmente volverán a controlar la velocidad de los dos motores ajustando la onda PWM.
2. Problemas de instalación del giroscopio y acelerómetro: Lo mejor es instalar los dos sensores en la posición central o inferior del modelo de coche, también puede estar ligeramente por encima o hacia un lado. Por un lado, el giroscopio direccional se dañará. Hay una diferencia en la salida al girar hacia la izquierda y hacia la derecha, lo que resulta en una salida asimétrica, lo que tendrá un cierto impacto en el ajuste de dirección del modelo de automóvil. Además, cabe señalar que el valor de voltaje analógico emitido por el giroscopio es muy pequeño y generalmente debe amplificarse aproximadamente 10 veces. La salida del acelerómetro es mayor que la del giroscopio y también se ajusta al rango del giroscopio. voltaje analógico de conversión AD y no necesita ser amplificado. Dado que los módulos de giroscopio y acelerómetro adquiridos están integrados por el fabricante y el circuito de amplificación externo ya está conectado, solo necesita comprar módulos ya preparados y utilizarlos. No es necesario construir usted mismo un circuito de amplificación externo para el giroscopio.
3. Funciones del giroscopio y el acelerómetro: el giroscopio se utiliza para medir la aceleración angular del modelo de automóvil y su salida es un valor de voltaje analógico que es proporcional a la velocidad angular del modelo de automóvil que se inclina hacia adelante. o hacia atrás. El acelerómetro se utiliza para medir el ángulo de inclinación del modelo de automóvil y su salida es proporcional al ángulo de inclinación del modelo de automóvil.
4 La relación entre los tres controles del modelo de automóvil: desde la posición vertical. El control del modelo de automóvil es la clave, por lo tanto, al controlar las otras dos cantidades, se debe minimizar la interferencia con el control vertical del modelo de automóvil. Los tres tipos de control se realizan en última instancia controlando los dos motores del modelo de automóvil, por lo que existe una cierta conexión entre ellos. Al analizar un control, primero se puede suponer que los otros dos controles están en equilibrio. Desde el punto de vista del control, el modelo de automóvil es un objeto de control y su entrada de control es la velocidad de rotación de los dos motores.
5. Problema de polaridad del sensor: cuando el sensor está instalado delante o detrás del modelo de automóvil (presione hacia adelante o hacia atrás en el mismo lado), el valor de voltaje analógico correspondiente al modelo de automóvil se inclina hacia adelante o hacia atrás. puede ser opuesto Este es el problema de la polaridad del sensor. Por ejemplo, si el eje Z del giroscopio de dirección del modelo de automóvil utilizado en el control de dirección del modelo de automóvil apunta hacia arriba o hacia abajo, la polaridad correspondiente de la velocidad angular de dirección del modelo de automóvil es exactamente opuesta, afectando así la suma y resta entre la cantidad de control diferencial y la cantidad de control proporcional de la relación de control de dirección del modelo de automóvil. El giroscopio que mide la inclinación del modelo de automóvil debe instalarse horizontalmente (se debe prestar atención), mientras que el giroscopio que mide la dirección del modelo de automóvil debe instalarse verticalmente. El modelo de automóvil tiene traslación y rotación al girar. Si el giroscopio no está instalado horizontalmente, habrá un componente en la dirección del eje Z, que puede ser positivo o negativo, haciendo que el control del modelo de automóvil se sienta como si estuviera subiendo. o cuesta abajo, provocando el movimiento de aceleración y desaceleración del modelo de coche.
6. Precauciones para el control del motor: Debe haber una etapa de transición en el control del motor. El voltaje no se puede cambiar de positivo a negativo de una vez, de lo contrario la corriente de salida cambiará demasiado y. será perjudicial para el motor.
Además, preste atención al voltaje de la zona muerta del motor (en las zonas positiva y negativa cerca de 0). El valor del ciclo de trabajo de la onda PWM en el control del motor es siempre positivo, con un mínimo de 0.
7. tiene requisitos de tiempo estrictos y se pueden utilizar interrupciones para implementar el control correspondiente, pero debe tenerse en cuenta que el tiempo de cada paso no debe exceder el tiempo de división mínimo del ciclo de tiempo (si es un tiempo de 1 ms, no puede exceder 1 ms). Para lograr el propósito de un control suave, el control de velocidad se puede dividir en 20*5 períodos de control. La optimización de los algoritmos a veces es importante, así que preste atención a la flexibilidad durante la programación.
8. Procesamiento de la información de recopilación del sensor: el método de procesamiento de la recopilación analógica es recopilar varias veces y promediar el valor como valor efectivo final. A veces, se obtienen varios valores incorrectos cuando se enciende. descartado. Las unidades de los valores de voltaje analógico recopilados deben estar unificadas, por lo que deben convertirse mediante la multiplicación y división de ciertos coeficientes.
9. Varios parámetros indeterminados involucrados en el control vertical: la constante de tiempo de compensación del ángulo Tz (Tg) del modelo de automóvil, el coeficiente proporcional del giroscopio Rgyro, el coeficiente proporcional del acelerómetro Rz y el valor de compensación cero del giroscopio vertical GyroZeroOffset_stand, el valor de compensación cero del giroscopio de dirección GyroZeroOffset_direction, el valor de compensación cero del acelerómetro AccZeroOffset, el valor máximo ACC_MAX, el valor mínimo ACC_MIN del acelerómetro, el valor P y el valor D del parámetro PID de ángulo, el Valor P y valor I del parámetro PID de velocidad, valor P y valor D de los parámetros PID de dirección y voltaje de zona muerta del motor (también puede ignorarlo), etc. Se recomienda que todos los parámetros anteriores utilicen valores de medición dinámicos tanto como sea posible. Por ejemplo, el valor de compensación cero puede utilizar el valor recopilado en tiempo real en el entorno actual como el valor de compensación cero efectivo. en un entorno de antemano.
El efecto es bueno cuando se usa en otro entorno, porque puede suprimir eficazmente la influencia de la deriva de temperatura del giroscopio.
10. Configuración de la constante de tiempo de compensación de ángulo Tz: este parámetro determina la capacidad de suprimir la deriva integral del giroscopio, la velocidad de seguimiento del ángulo en el control de velocidad del modelo de vehículo y la supresión de señales de interferencia. en la capacidad de aceleración de la gravedad. El ajuste de este parámetro afectará al control del ángulo y la velocidad al mismo tiempo, entre los cuales el efecto sobre el ángulo es más significativo. Generalmente, se elige que Tz sea un valor entre 1 y 4 (puede ser un decimal. Lo mejor es obtener un valor ligeramente mayor. Puede durar entre 3 y 4 segundos al principio). Si la deriva del punto cero del giroscopio es pequeña, la constante de tiempo de compensación se puede aumentar apropiadamente; si la deriva del punto cero del giroscopio es grande, la constante de tiempo de compensación se puede reducir gradualmente; Al reducir la constante de compensación de tiempo, encontrará que el modelo de automóvil oscilará hacia adelante y hacia atrás. Este fenómeno es consistente con el fenómeno de oscilación del modelo de automóvil que ocurre cuando el valor de proporción es demasiado grande cuando se controla el ángulo del modelo de automóvil. Por lo tanto, en este momento, el parámetro diferencial D en el parámetro de control de ángulo se puede aumentar apropiadamente para suprimir la oscilación del modelo de automóvil. Para configurar otros parámetros, consulte el plano y el vídeo oficiales.
11. Gestión de variables en el programa: La forma de definición de variables globales es:
g_fGyroscopeAngleSpeed (variable de velocidad angular del giroscopio), la g inicial significa global, es decir, global; el siguiente subrayado f representa datos flotantes de punto flotante de precisión simple, y la siguiente es la variable que se definirá Está definido en inglés, que es simple y fácil de leer. Entre ellos, f puede reemplazarse por c: char, n: int, lf: double, ln: long int. 12. Investigación sobre filtrado: El valor de voltaje analógico recopilado por el sensor siempre se mezclará con muchas señales de interferencia. Para filtrar estas interferencias, se debe realizar un filtrado razonable. El filtrado puede utilizar filtrado de software y filtrado de hardware. Ambos métodos de filtrado tienen sus propias ventajas y desventajas, pero generalmente utilizamos filtrado por software. Los filtros de software comúnmente utilizados incluyen el filtrado complementario y el filtrado de Kalman. El efecto del filtrado complementario no es tan bueno como el filtrado de Kalman, pero es suficiente para el control vertical de los modelos de automóviles. Para obtener mejores efectos de filtrado, se puede estudiar el filtrado de Kalman. No es difícil entender la teoría. La clave es cómo implementarla con el programa.
13. Explicación de los parámetros PID de ángulo definido positivo y velocidad: Ajuste de ángulo: primero ajuste P y luego D. Si el valor P es demasiado grande, el modelo de automóvil vibrará en este momento, aumente el D. Si el valor D es demasiado grande, el modelo del automóvil se sacudirá con alta frecuencia y luego aumentará el valor P. El parámetro P es equivalente a la fuerza restauradora del péndulo invertido. Este parámetro debe ser mayor que el valor equivalente de la aceleración de la gravedad g para que el modelo de automóvil pueda permanecer en posición vertical. El parámetro diferencial D es equivalente a la fuerza de amortiguación, lo que hará que el modelo de coche vuelva a la estabilidad lo antes posible y permanezca estacionario. Ajuste de velocidad: ajuste I primero y luego P. El parámetro I puede acelerar el ajuste de velocidad. Si es demasiado grande, el modelo del automóvil oscilará y se balanceará hacia adelante y hacia atrás. Si P es demasiado grande, el modelo de automóvil oscilará hacia adelante y hacia atrás. La función del parámetro P es suprimir el exceso durante el proceso de ajuste de velocidad. Si este parámetro es demasiado grande, a su vez debilitará el efecto del parámetro P de ajuste del ángulo. Después de que cada parámetro del modelo de automóvil se haya ajustado por separado, cuando el modelo de automóvil ingresa a la pista, puede ser necesario ajustar parámetros individuales para que el modelo de automóvil funcione mejor.
14. Introducción a la parte de hardware: La parte de hardware se divide principalmente en tres módulos: módulo de alimentación, módulo de accionamiento y módulo de control (parte de la placa base
La estructura del circuito debe ser lo más compacta posible para aprovechar al máximo el espacio. Minimiza el uso de líneas Dupont y evita la complejidad del cableado del modelo de coche.