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標(biāo)題: 電子設(shè)計競賽-旋轉(zhuǎn)倒立擺-整體方案 [打印本頁]

作者: 51黑dd 時間: 2016-4-9 19:20
標(biāo)題: 電子設(shè)計競賽-旋轉(zhuǎn)倒立擺-整體方案
電賽結(jié)束了一段時間了，趁這段時間，總結(jié)、整理一下自己的方案

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先來看看題目要求吧：

看完題目，經(jīng)過一番思索和百度之后，有了大概的方案，于是乎開始準(zhǔn)備材料，設(shè)計機(jī)械（我負(fù)責(zé)），同時其他隊員開始設(shè)計tb6560驅(qū)動、電源模塊等等，當(dāng)然如果你本來就打算選擇控制類題目，步進(jìn)、直流電機(jī)及其驅(qū)動最好在比賽之前就有充分的準(zhǔn)備，我們是使用現(xiàn)成模塊的同時開始制作tb6560（比賽的時候其實(shí)評委不看我們做的電路，只看我們能否完成題目要求）
用到的材料大部分都是以前的雕刻機(jī)項(xiàng)目剩下的材料，倒是省了不少時間，時間寶貴，當(dāng)然怎么簡單有效怎么來了，編碼器連接件等東西是這幾天加工出來的，abs材料
來張機(jī)械結(jié)構(gòu)渲染圖，比賽的時候并沒有把全部結(jié)果畫出來，畫出個大概就開始做了，那些細(xì)節(jié)都是比賽后加上去的：

具體的solidworks文件、工程圖全部打包在附件中

接下來是電路部分，由于這是控制類題，所以電路比較簡單，24v開關(guān)電源供電，2596-5v供系統(tǒng)工作，一塊arduino nano，一塊tb6560，一個ADC鍵盤用于現(xiàn)場演示，兩個mini絕對型編碼器1024線
ADC鍵盤，一個ADC口檢測10個按鍵，我估計檢測16個沒問題：

tb6560：

2596穩(wěn)壓：

2014.10.26更新：
系統(tǒng)函數(shù)圖如下：

在接下來就是程序了
總共寫了14個版本程序，最后用的就是PID_1_3、PID_1_4，所以這里就給出這兩個版本的注釋吧：
///////////PID_1_3/////////
PID_1_3.ino :主程序，開機(jī)自動檢測0°并計算出180°，之后進(jìn)入循環(huán)功能演示。平衡采用PID控制，第一個PID，以擺桿角度作為作為輸入，步進(jìn)電機(jī)速度作為輸出。第二個PID，以步進(jìn)速度作為輸入，平衡點(diǎn)作為輸出（180°±8°）
當(dāng)擺桿在-110°~-180°或110°~180°范圍內(nèi)時，進(jìn)行平衡控制，否則關(guān)閉步進(jìn)輸出

編碼器讀數(shù)、PID控制放在Timer2中斷中，以保證控制周期精準(zhǔn)，控制周期5ms
串口命令讀取、狀態(tài)發(fā)送放在主函數(shù)循環(huán)中

起擺思路1：反復(fù)震蕩擺桿使其擺角越來越大；步進(jìn)電機(jī)往一個方向運(yùn)動一點(diǎn)距離，停止，等待擺桿達(dá)到最高點(diǎn)，再反向運(yùn)動，停止，等待擺桿達(dá)到反向最高點(diǎn)，如此反復(fù)，擺桿進(jìn)入平衡范圍后進(jìn)行平衡控制（起擺時間太長，不采用）

起擺思路2：步進(jìn)電機(jī)突然給一個方向速度，再急剎車，擺桿由于慣性繼續(xù)圓周運(yùn)動，當(dāng)進(jìn)入平衡范圍時，進(jìn)行平衡控制（時間基本1s以內(nèi))

起擺思路3：步進(jìn)電機(jī)突然給一個方向速度，再急剎車，等待擺桿達(dá)到最高點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)再反向快速運(yùn)動，以提高擺桿動能（桿子太重可用此方法)

Stepp.ino :步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，使用了Timer1，setStepperSpeed(long myspeed)用于更新速度，StepperEvent()根據(jù)速度值驅(qū)動步進(jìn)，如果有加減速效果會更好

Command.ino :接收命令，更新參數(shù)，P100代表參數(shù)P=100,etc

Encoder.ino :絕對型編碼器讀數(shù)

Filter.ino :FIR低通濾波、中值濾波

function1~6.ino ：分別實(shí)現(xiàn)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 : 將讀取串口數(shù)據(jù)改為讀取ADC鍵盤值，ADC鍵盤優(yōu)點(diǎn)：僅一個AD口可實(shí)現(xiàn)10個按鍵，缺點(diǎn)：讀數(shù)略復(fù)雜，只能單點(diǎn)按鍵，適合atmega328管腳少的芯片

其他函數(shù)同PID_1_3

程序比較長，這里就貼出PID_1_3的主函數(shù)吧，完整代碼附在附件中：
文件夾說明

AccelStepper、AccelStepperConstSpeedTest 為AccelStepper步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動庫

Encode_SwingUp、MiniEncoderTest 編碼器測試

KeyTest ADC鍵盤測試

MotorPID、MotoTest 直流減速電機(jī)方案測試

pendulum_program_PID Jiyue He(何吉越)的倒立擺方案

PID 我的倒立擺控制程序

PWMTest pwm頻率測試

TimerOneStepper TimerOne庫測試

pid說明：
PID_0_3 ~PID_1_2為測試版本，其中有的版本使用直流減速電機(jī)，有的版本使用步進(jìn)電
機(jī)
PID_1_3：最終版本，使用串口作為調(diào)試手段
PID_1_4：最終版本，將串口調(diào)試改為鍵盤調(diào)試

硬件：
AVR atmega328，arduino nano
步進(jìn)電機(jī)+TB6050
絕對型編碼器x2（檢測擺桿角度、步進(jìn)）
12864液晶屏（最終沒用上）
ADC鍵盤
24V電源

///////////PID_1_3/////////
PID_1_3.ino :主程序，開機(jī)自動檢測0°并計算出180°，之后進(jìn)入循環(huán)功能演示。平衡采用PID控制，第一個PID，以擺桿角度作為作為輸入，步進(jìn)電機(jī)速度作為輸出。第二個PID，以步進(jìn)速度作為輸入，平衡點(diǎn)作為輸出（180°±8°）
當(dāng)擺桿在-110°~-180°或110°~180°范圍內(nèi)時，進(jìn)行平衡控制，否則關(guān)閉步進(jìn)輸出

編碼器讀數(shù)、PID控制放在Timer2中斷中，以保證控制周期精準(zhǔn)，控制周期5ms
串口命令讀取、狀態(tài)發(fā)送放在主函數(shù)循環(huán)中

起擺思路1：步進(jìn)電機(jī)往一個方向運(yùn)動一點(diǎn)距離，停止，等待擺桿達(dá)到最高點(diǎn)，再反向運(yùn)動，停止，等待擺桿達(dá)到反向最高點(diǎn)，如此反復(fù)，擺桿進(jìn)入平衡范圍后進(jìn)行平衡控制（起擺時間太長，不采用）
起擺思路2：步進(jìn)電機(jī)突然給一個方向速度，再急剎車，擺桿由于慣性繼續(xù)圓周運(yùn)動，當(dāng)進(jìn)入平衡范圍時，進(jìn)行平衡控制（時間基本1s以內(nèi))
起擺思路3：步進(jìn)電機(jī)突然給一個方向速度，再急剎車，等待擺桿達(dá)到最高點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)再反向快速運(yùn)動，以提高擺桿動能（桿子太重可用此方法)

Stepp.ino :步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，使用了Timer1，setStepperSpeed(long myspeed)用于更新速度，StepperEvent()根據(jù)速度值驅(qū)動步進(jìn)，如果有加減速效果會更好

Command.ino :接收命令，更新參數(shù)，P100代表參數(shù)P=100,etc

Encoder.ino :絕對型編碼器讀數(shù)

Filter.ino :FIR低通濾波、中值濾波

function1~6.ino ：分別實(shí)現(xiàn)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 : 將讀取串口數(shù)據(jù)改為讀取ADC鍵盤值，ADC鍵盤優(yōu)點(diǎn)：僅一個AD口可實(shí)現(xiàn)10個按鍵，缺點(diǎn)：讀數(shù)略復(fù)雜，只能單點(diǎn)按鍵，適合atmega328管腳少的芯片

其他函數(shù)同PID_1_3

視頻、圖片在這里：

http://player.youku.com/player.php/sid/XNjA2MzY3NTQw/v.swf

TB6560.rar

4.42 MB, 下載次數(shù): 131, 下載積分: 黑幣 -5

倒立擺.part1.rar

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倒立擺.part2.rar

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倒立擺.part3.rar

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倒立擺.part4.rar

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作者: @小明 時間: 2016-10-20 23:39
好帖啊！怎么無人問津呢

作者: cqzk 時間: 2016-11-28 09:29
好帖子！

作者: 小灰灰的哥哥 時間: 2017-6-9 22:49
好帖！

作者: 電子癡 時間: 2017-6-12 11:22
好帖啊

作者: 346500452 時間: 2017-6-14 14:43
我靠，做的太好了，佩服佩服

作者: lengrang911 時間: 2017-6-20 22:48
過程很詳細(xì)，學(xué)習(xí)了。

作者: halo2489 時間: 2017-7-25 10:11
我在做先關(guān)心下，看看大神怎么做

作者: 580010 時間: 2017-7-26 13:35
過程很詳細(xì)學(xué)習(xí)了

作者: 569837106 時間: 2017-7-26 15:30
過程很詳細(xì)學(xué)習(xí)了666666

作者: xintaio 時間: 2017-7-26 19:24
真的想學(xué)習(xí)下

作者: vadzbchva 時間: 2017-7-28 17:19
好貼，怎么程序沒拿點(diǎn)出來參考參考呀？

作者: a317682387 時間: 2017-7-29 21:15
樓主好人~！

作者: oldstone 時間: 2017-8-25 11:19
很厲害呀，佩服佩服！我們這邊的題不是這個，我做的室內(nèi)LED光源定位，結(jié)果程序沒時間調(diào)試了，只有個三等獎。。。。。

作者: 偶游QHD 時間: 2017-9-1 16:53
高手,佩服!

作者: 389056325 時間: 2017-11-10 15:50
好貼好貼

作者: david888 時間: 2017-11-11 10:22
這個設(shè)計做的很實(shí)在，思想是用手頂產(chǎn)生倒立來設(shè)計的，很好。

作者: david888 時間: 2017-11-11 10:23
是怎么來判定E擺桿剛好在倒立位置上，謝謝

作者: Leon丶 時間: 2017-11-21 15:49
最近正在學(xué)習(xí)倒立擺，不錯的學(xué)習(xí)貼，屑屑樓主的分享

作者: lujunda2 時間: 2017-11-22 13:52
這個就膩害了，應(yīng)用在機(jī)器人作業(yè)上肯定牛逼

作者: ashbali 時間: 2017-12-1 14:42
真的很給力的資料

作者: 卡爾曼濾波 時間: 2018-1-1 21:24
佩服!

作者: juou88 時間: 2018-1-17 12:35
太厲害了

作者: 我只是個弟弟啊 時間: 2018-3-20 20:27
為什么顯示壓縮文件已損壞？？

作者: admin 時間: 2018-3-20 21:59

我只是個弟弟啊發(fā)表于 2018-3-20 20:27
為什么顯示壓縮文件已損壞？？

分卷壓縮包，要全部下載后放在一起解壓

作者: 六六六jp 時間: 2018-4-10 18:04
我見過參加比賽的作品，精致程度跟這個簡直沒法比，這個這個作品真的是太精致了！

作者: paytonshi 時間: 2018-4-20 08:56
好帖！！！！！

作者: wwqkd 時間: 2018-5-7 21:56
這個程序?yàn)槭裁淳幾g失敗，有人遇到跟我一樣的情況嗎

作者: lemon233 時間: 2018-5-14 16:14
好厲害啊

作者: onlyy 時間: 2018-6-6 17:33
厲害！！！！

作者: wangxianlong 時間: 2018-7-31 22:54
我想請問一下樓主，你的自動起擺是用的算法還是寫死的？

作者: wangxianlong 時間: 2018-7-31 22:54
也就是說擺在自由晃動是還可以自動起擺嗎？

作者: wangxianlong 時間: 2018-7-31 22:55
我一直沒有想明白如何通過算法自動起擺，我想借鑒一下樓主的方法

作者: owenli520 時間: 2018-9-5 14:26
ADC電路的電阻值是多少，測量的電壓值分別是多少?

作者: youxianke 時間: 2018-10-23 20:10
牛貼，頂一個，PID真是好啊！

作者: 520lzz 時間: 2018-12-29 17:36
過程很詳細(xì)啊，謝謝大神分享

作者: hyl百年孤獨(dú) 時間: 2019-1-18 22:10
好帖，有個問題想請教一下樓主，兩個PID環(huán)6個參數(shù)要怎么調(diào)，是先調(diào)以擺桿角度作為作為輸入，步進(jìn)電機(jī)速度作為輸出的環(huán)。還是先調(diào)以步進(jìn)速度作為輸入，平衡點(diǎn)作為輸出的環(huán)

作者: 小小森 時間: 2019-3-10 23:49
謝謝樓主，對我?guī)椭艽?好貼！

作者: 未全開 時間: 2019-3-23 22:47
請問機(jī)械結(jié)構(gòu)樓主哪里買的

作者: 記憶地帶 時間: 2019-7-16 19:31
謝謝啊！很給力，給我們這些后來的人一個參考

作者: Ryze 時間: 2019-7-24 12:22
研究一下，樓主這個做的很精致

作者: 遷就 時間: 2019-7-29 08:39
謝謝分享

作者: 小譚1111 時間: 2019-8-6 19:22
工程都打不開

作者: zhangjinming 時間: 2019-12-4 12:48
先收藏了，謝謝樓主

作者: 胡狼 時間: 2020-5-22 11:55
絕對的好貼！贊贊贊

作者: jjwangxu2008 時間: 2020-7-6 16:01
好帖啊！怎么無人問津呢

歡迎光臨 (http://www.raoushi.com/bbs/)