ბურთის ბალანსირება და PID ფიდლერი: 7 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

ეს პროექტი წარმოდგენილია მათთვის, ვისაც აქვს Arduino– ს გამოყენების გამოცდილება. სერვისების, OLED დისპლეების, ქოთნების, ღილაკების, შედუღების გამოყენების წინასწარი ცოდნა სასარგებლო იქნება. ეს პროექტი იყენებს 3D ბეჭდვით ნაწილებს.

Ball Balancer არის PID საცდელი აპარატი PID რეგულირების ექსპერიმენტებისათვის. PID Fiddler არის დისტანციური მართვა PID რეგულირებისთვის.

PID გამოიყენება მაშინ, როდესაც გჭირდებათ მოძრაობის მეტი კონტროლი. კარგი მაგალითია დაბალანსებული რობოტი. რობოტს სჭირდება მცირე კორექტირება წონასწორობის შესანარჩუნებლად და სწრაფი რეაგირება საკუთარი თავის დაჭერის შემთხვევაში, თუ ის შეჯახებას ან ბიძგს წააწყდება. PID შეიძლება გამოყენებულ იქნას საჭის ძრავების რეგულირების ბალანსის შესანარჩუნებლად.

PID მოითხოვს უკუკავშირს სენსორისგან. დაბალანსებული რობოტი იყენებს გიროს და ამაჩქარებლებს რობოტის აბსოლუტური კუთხის გასაზომად. სენსორის გამომუშავებას PID იყენებს ძრავების ბალანსის შესანარჩუნებლად ძრავების გასაკონტროლებლად.

მაშ რატომ გავაკეთე მოსაწყენი ბურთის ბალანსი? რა თქმა უნდა, მაგარია, მაგრამ დაბალანსებული რობოტები გადატრიალდება, როდესაც ისინი სწორად არ არიან მორგებული. რობოტების დაბალანსება არ არის საუკეთესო მოწყობილობა PID რეგულირების ექსპერიმენტისთვის. ბურთის ბალანსირება ბევრად უფრო სტაბილურია და კარგი ვიზუალური საშუალებაა PID- ის რეგულირების ეფექტების სანახავად. ბურთის ბალანსირების დარეგულირების შედეგად მიღებული ცოდნა შეიძლება გამოყენებულ იქნას ბალანსირებული რობოტის რეგულირებაზე.

Ball Balancer არის რკინიგზა საყრდენ წერტილზე. ლიანდაგზე არის ბურთი, რომელიც წინ და უკან მოძრაობს რკინიგზაზე, როდესაც რკინიგზა გადახურულია. რკინიგზა გადახურულია სერვოთი. რკინიგზის ბოლოს არის სენსორი, რომელიც ზომავს ბურთის მანძილს სენსორიდან. PID– ის შეყვანა არის ბურთის მანძილი სენსორიდან, ხოლო PID– ის გამომავალი არის სერვო, რომელიც რელსს ატრიალებს და მოძრაობს ბურთს.

მე ვიყენებ Arduino PID ბიბლიოთეკას.

PID Fiddler არის ის, რასაც მე ვიყენებ PID მნიშვნელობების დასარეგულირებლად. თქვენ არ გჭირდებათ ერთი, მაგრამ ის გეხმარებათ. PID Fiddler დაშორებულია Ball Balancer– დან, ის აკავშირებს მხოლოდ ორ მავთულს და მისი დაკავშირება და გათიშვა შესაძლებელია Ball Balancer– ის მუშაობისას. მას შემდეგ რაც იპოვით საუკეთესო ღირებულებებს, ღირებულებები შეიძლება იყოს მკაცრად კოდირებული თქვენი პროექტის ესკიზში.

PID Fiddler– ის მიღების დამატებითი ძალისხმევა ანაზღაურდება დროში, რაც საჭიროა PID– ში შესწორებების შესატანად. თქვენ შეგიძლიათ სწრაფად ნახოთ თქვენი ცვლილებების შედეგები. და ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას მომავალ პროექტებზე, რომლებიც იყენებენ PID– ებს. აღარაფერი ვთქვათ, რომ მშენებლობა სახალისოა და მშვენივრად გამოიყურება!

ნაბიჯი 1: ბურთის ბალანსირება - ნაწილები

3D ნაბეჭდი ნაწილები ნაპოვნია აქ:

(ასამბლეის ინსტრუქცია ნაპოვნია ბეჭდვის შემდგომ ინსტრუქციებში ზემოთ მოცემულ ბმულზე)

1 - 1 "x 1/8" ალუმინის კუთხე, დაჭრილი 500 მმ სიგრძემდე.

1 - Adafruit VL53L0X ფრენის დროის მანძილის სენსორი:

1 - ჰობი სერვო საკონტროლო რქით

1 - მყარი მავთული დასაკავშირებლად (დაახლოებით 7 მმ)

- სხვადასხვა სამონტაჟო ხრახნები

1- არდუინო უნო

2 - LED- ები (წითელი, მწვანე)

3 - 330 Ohm რეზისტორები

- სხვადასხვა Jumper მავთულები და Breadboard

- ბრტყელი შავი სპრეის საღებავი

1 - თეთრი პინგ -პონგის ბურთი

ნაბიჯი 2: ბურთის ბალანსირება - შეკრება

ბურთის ბალანსირების შეკრების ინსტრუქცია შეგიძლიათ იხილოთ აქ:

რამდენიმე დამატებითი რჩევა:

სპრეი შეღებეთ რკინიგზის შიგნით შავით, რათა შეამციროთ შეცდომა სენსორისგან.

კავშირი (ნაჩვენებია სურათზე ზემოთ):

- გამოიყენეთ მყარი მავთული დაახლოებით 7 მმ სიგრძის მანძილზე სერვო კონტროლის რქასა და სენსორის სამაგრს შორის დასაკავშირებლად.

- გაათანაბრეთ რკინიგზა, მოათავსეთ საკონტროლო რქა ჰორიზონტალურად სერვო მოძრაობის შუა წერტილში (სერვო ღირებულება 90).

- გადაახვიეთ პატარა მარყუჟი მავთულის ზედა ნაწილში, ხოლო z ფორმის მოსახვევი მავთულის ბოლოში.

- ჩადეთ z ბოლო საკონტროლო რქაში, მონიშნეთ წერტილი მარყუჟის ცენტრში სენსორის ფრჩხილზე.

- გაბურღეთ პატარა ხვრელი და გამოიყენეთ პატარა ხრახნი, რომ მავთული მიამაგროთ სენსორის ფრჩხილზე.

ნაბიჯი 3: ბურთის ბალანსირების გაყვანილობა და არდუინოს ესკიზი

გაყვანილობისთვის მიმართეთ სურათს ზემოთ.

გამოიყენეთ ცალკე დენის წყარო სერვოზე. ეს შეიძლება იყოს დენის კვების წყარო, ან ბატარეის პაკეტი. მე ვიყენებ 5V- ზე დაყენებულ სკამს.

PID ფიდლერი მიმაგრებულია ორი მავთულით, ერთი მიამაგრებს პინ 1 -ს (სერიული RX) და ერთი მიწას.

ესკიზი მოცემულია.

ესკიზის შენიშვნები: მითითებული წერტილის მნიშვნელობა შეიცვლება 200 მმ -დან 300 მმ -მდე ყოველ 15 წამში. სენსორის გამომუშავების სანახავად სასარგებლოა Arduino IDE– ზე სერიული მონიტორის გამოყენება.

ნაბიჯი 4: PID Fiddler 2 - ნაწილები

3D დაბეჭდილი ფარი და სახელურები ნაპოვნია აქ:

4 - 10 კომის ქოთანი

1- მომენტალური საკონტაქტო ღილაკები:

1- Adafruit მონოქრომული 128x32 I2C OLED გრაფიკული ჩვენება:

1- არდუინო უნო

- სხვადასხვა სათაურის პინგი (.1 დიუმი), ტერმინალის ბლოკები, მავთულის შეკვრა

ნაბიჯი 5: პიდ ფიდლერი 2 - გაყვანილობა, შეკრება და არდუინოს ესკიზი

გამოიყენეთ გაყვანილობის დიაგრამა ფარის გაყვანილობისთვის.

ასამბლეის რჩევები:

-რჩევებისათვის საბაჟო მიკროსქემის დაფების დამზადების შესახებ, იხილეთ ჩემი ინსტრუქცია:

- სუპერ წებოვანი სათაურები 3D დაბეჭდილ ფარზე.

- მე ვიყენებ მავთულის შესაფუთ მავთულს.

- გამოიყენეთ კვადრატული ქვედა ქოთნები და შეწყვიტეთ სამონტაჟო ჩანართები, ცხელი წებო მათ ადგილას.

- კომპონენტები შედუღებულია. გამოიყენეთ ქალი სათაური OLED– ისთვის, ხოლო OLED შეიძლება ადვილად იყოს გამორთული და ამოღებული სხვა პროექტებში გამოსაყენებლად.

ესკიზის შენიშვნები:

- შეაერთეთ მავთული ტერმინალის ბლოკიდან (სადენით მიმაგრებულია pin 2, TX) პინ 1 (სერიული RX) Ball Balancer Arduino– სთან. შეაერთეთ მავთული ტერმინალურ ბლოკს (მიწას) შორის Ball Balancer Arduino– ს მიწასთან.

- დააჭირეთ ღილაკს, შეცვალეთ ღილაკები PID პარამეტრების შესაცვლელად, გაუშვით ღილაკი მნიშვნელობების გასაგზავნად Ball Balancer.

ნაბიჯი 6: Ball Balancer და PID Fiddler– ის გამოყენება

დარჩა მხოლოდ ის, რომ დაიწყოთ თამაში!

- მოათავსეთ ბურთი რელსზე.

- დააჭირეთ ღილაკს PID Fiddler– ზე, დააყენეთ P, I და D ნულზე, ST– დან 200 – ზე დასაწყებად.

- სერვო პასუხს შეწყვეტს.

- ახლა დაიწყეთ ექსპერიმენტები სხვადასხვა P, I და D მნიშვნელობებით, რომ ნახოთ როგორ აისახება ის ბურთის რეაგირებასა და მოძრაობაზე.

- სცადეთ მნიშვნელობების შეცვლა Sample Time (ST). ნიმუშის დრო არის დრო მილიწამებში შეყვანის შეგროვება. ღირებულებები საშუალოდ არის შერჩეული დროის განმავლობაში. ჯერ კიდევ სამიზნე სენსორის გამომუშავება მცირე რაოდენობით იცვლება. თუ ნიმუშის დრო ძალიან მცირეა, PID- ის გამომავალი იქნება "jitter". PID ცდილობს გამოსწორდეს ხმაური სენსორის კითხვებში. უფრო გრძელი Sample Times– ის გამოყენება აღმოფხვრის ხმაურს, მაგრამ PID– ის გამომუშავება გახდება უცნაური.

ნაბიჯი 7:

Არ გამოიყენება