第 8 章 机器人底盘Arduino端PID控制(自学二刷笔记)

重要参考:

课程链接:https://www.bilibili.com/video/BV1Ci4y1L7ZZ

讲义链接:Introduction · Autolabor-ROS机器人入门课程《ROS理论与实践》零基础教程

8.4.5 底盘实现_04Arduino端PID控制

上一节最后测试时,电机可能会出现抖动、顿挫的现象,显而易见的这是由于PID参数设置不合理导致的,本节将介绍ros_arduino_bridge中的PID调试,大致流程如下:

  1. 了解ros_arduino_bridge中PID调试的流程;
  2. 实现PID调试。
1.ros_arduino_bridge中PID调试源码分析

基本思想:

  1. 先定义调试频率(周期),并预先设置下一次的结束时刻;
  2. 当当前时刻大于预设的结束时刻时,即进行PID调试,且重置下一次调试结束时刻
  3. PID代码在diff_controller中实现,PID的目标值是命令输入的转速,当前转速则是通过读取当前编码器计数再减去上一次调试结束时记录的编码器计数获取;
  4. 最后输出 PWM

ROSArduinoBridge.ino 中和PID控制相关的变量:

#ifdef USE_BASE
  /* Motor driver function definitions */
  #include "motor_driver.h"

  /* Encoder driver function definitions */
  #include "encoder_driver.h"

  /* PID parameters and functions */
  #include "diff_controller.h"

  /* Run the PID loop at 30 times per second */
  #define PID_RATE           30     // Hz PID调试频率

  /* Convert the rate into an interval */
  const int PID_INTERVAL = 1000 / PID_RATE; // PID调试周期

  /* Track the next time we make a PID calculation */
  unsigned long nextPID = PID_INTERVAL; //PID调试的结束时刻标记

  /* Stop the robot if it hasn't received a movement command
   in this number of milliseconds */
  #define AUTO_STOP_INTERVAL 5000
  long lastMotorCommand = AUTO_STOP_INTERVAL;
#endif

ROSArduinoBridge.ino 的 runCommand()函数中:

#ifdef USE_BASE
  case READ_ENCODERS:
    Serial.print(readEncoder(LEFT));
    Serial.print(" ");
    Serial.println(readEncoder(RIGHT));
    break;
   case RESET_ENCODERS:
    resetEncoders();
    resetPID();
    Serial.println("OK");
    break;
  case MOTOR_SPEEDS: //---------------------------------------------
    /* Reset the auto stop timer */
    lastMotorCommand = millis();
    if (arg1 == 0 && arg2 == 0) {
      setMotorSpeeds(0, 0);
      resetPID();
      moving = 0;
    }
    else moving = 1;
    //设置左右电机目标转速分别为参数1和参数2
    leftPID.TargetTicksPerFrame = arg1;
    rightPID.TargetTicksPerFrame = arg2;
    Serial.println("OK"); 
    break;
  case UPDATE_PID:
    while ((str = strtok_r(p, ":", &p)) != '\0') {
       pid_args[i] = atoi(str);
       i++;
    }
    Kp = pid_args[0];
    Kd = pid_args[1];
    Ki = pid_args[2];
    Ko = pid_args[3];
    Serial.println("OK");
    break;
#endif

ROSArduinoBridge.ino 的 loop()函数中:

#ifdef USE_BASE
  //如果当前时刻大于 nextPID,那么就执行PID调速,并在 nextPID 上自增一个PID调试周期
  if (millis() > nextPID) {
    updatePID();
    nextPID += PID_INTERVAL;
  }

  // Check to see if we have exceeded the auto-stop interval
  if ((millis() - lastMotorCommand) > AUTO_STOP_INTERVAL) {;
    setMotorSpeeds(0, 0);
    moving = 0;
  }
#endif

diff_controller.h 中的PID调试代码:

/* Functions and type-defs for PID control.

   Taken mostly from Mike Ferguson's ArbotiX code which lives at:

   http://vanadium-ros-pkg.googlecode.com/svn/trunk/arbotix/
*/

/* PID setpoint info For a Motor */
typedef struct {
  double TargetTicksPerFrame;    // target speed in ticks per frame 目标转速
  long Encoder;                  // encoder count 编码器计数
  long PrevEnc;                  // last encoder count 上次的编码器计数

  /*
  * Using previous input (PrevInput) instead of PrevError to avoid derivative kick,
  * see http://brettbeauregard.com/blog/2011/04/improving-the-beginner%E2%80%99s-pid-derivative-kick/
  */
  int PrevInput;                // last input
  //int PrevErr;                   // last error

  /*
  * Using integrated term (ITerm) instead of integrated error (Ierror),
  * to allow tuning changes,
  * see http://brettbeauregard.com/blog/2011/04/improving-the-beginner%E2%80%99s-pid-tuning-changes/
  */
  //int Ierror;
  int ITerm;                    //integrated term

  long output;                    // last motor setting
}
SetPointInfo;

SetPointInfo leftPID, rightPID;

/* PID Parameters */
int Kp = 20;
int Kd = 12;
int Ki = 0;
int Ko = 50;

unsigned char moving = 0; // is the base in motion?

/*
* Initialize PID variables to zero to prevent startup spikes
* when turning PID on to start moving
* In particular, assign both Encoder and PrevEnc the current encoder value
* See http://brettbeauregard.com/blog/2011/04/improving-the-beginner%E2%80%99s-pid-initialization/
* Note that the assumption here is that PID is only turned on
* when going from stop to moving, that's why we can init everything on zero.
*/
void resetPID(){
   leftPID.TargetTicksPerFrame = 0.0;
   leftPID.Encoder = readEncoder(LEFT);
   leftPID.PrevEnc = leftPID.Encoder;
   leftPID.output = 0;
   leftPID.PrevInput = 0;
   leftPID.ITerm = 0;

   rightPID.TargetTicksPerFrame = 0.0;
   rightPID.Encoder = readEncoder(RIGHT);
   rightPID.PrevEnc = rightPID.Encoder;
   rightPID.output = 0;
   rightPID.PrevInput = 0;
   rightPID.ITerm = 0;
}

/* PID routine to compute the next motor commands */
//左右电机具体调试函数
void doPID(SetPointInfo * p) {
  long Perror;
  long output;
  int input;

  //Perror = p->TargetTicksPerFrame - (p->Encoder - p->PrevEnc);
  input = p->Encoder - p->PrevEnc;
  Perror = p->TargetTicksPerFrame - input;

  //根据 input 绘图
  //Serial.println(input);
  /*
  * Avoid derivative kick and allow tuning changes,
  * see http://brettbeauregard.com/blog/2011/04/improving-the-beginner%E2%80%99s-pid-derivative-kick/
  * see http://brettbeauregard.com/blog/2011/04/improving-the-beginner%E2%80%99s-pid-tuning-changes/
  */
  //output = (Kp * Perror + Kd * (Perror - p->PrevErr) + Ki * p->Ierror) / Ko;
  // p->PrevErr = Perror;
  output = (Kp * Perror - Kd * (input - p->PrevInput) + p->ITerm) / Ko;
  p->PrevEnc = p->Encoder;

  output += p->output;
  // Accumulate Integral error *or* Limit output.
  // Stop accumulating when output saturates
  if (output >= MAX_PWM)
    output = MAX_PWM;
  else if (output <= -MAX_PWM)
    output = -MAX_PWM;
  else
  /*
  * allow turning changes, see http://brettbeauregard.com/blog/2011/04/improving-the-beginner%E2%80%99s-pid-tuning-changes/
  */
    p->ITerm += Ki * Perror;

  p->output = output;
  p->PrevInput = input;
}

/* Read the encoder values and call the PID routine */
//PID调试
void updatePID() {
  /* Read the encoders */
  leftPID.Encoder = readEncoder(LEFT);
  rightPID.Encoder = readEncoder(RIGHT);

  /* If we're not moving there is nothing more to do */
  if (!moving){
    /*
    * Reset PIDs once, to prevent startup spikes,
    * see http://brettbeauregard.com/blog/2011/04/improving-the-beginner%E2%80%99s-pid-initialization/
    * PrevInput is considered a good proxy to detect
    * whether reset has already happened
    */
    if (leftPID.PrevInput != 0 || rightPID.PrevInput != 0) resetPID();
    return;
  }

  /* Compute PID update for each motor */
  doPID(&rightPID);
  doPID(&leftPID);

  /* Set the motor speeds accordingly */
  setMotorSpeeds(leftPID.output, rightPID.output);
}
2.PID调试

调试时,需要在 diff_controller.h 中打印 input 的值,然后通过串口绘图器输入命令: m 参数1 参数2,根据绘图结果调试:Kp、Ki和Kd的值。

  • 调试时,可以先调试单个电机的PID,比如,可以先注释 doPID(&rightPID);
  • PID算法不同,即便算法相同,如果参与运算的数据单位不同,都会导致不同的调试结果,不可以直接复用之前的调试结果。

PID调试技巧可以参考之前介绍。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:/a/632390.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系我们进行投诉反馈qq邮箱809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

力扣HOT100 - 62. 不同路径

解题思路&#xff1a; 动态规划 注意要初始化第一行和第一列的值 class Solution {public int uniquePaths(int m, int n) {int[][] dp new int[m][n];for (int i 0; i < m; i) {dp[i][0] 1;}for (int j 0; j < n; j) {dp[0][j] 1;}for (int i 1; i < m; i) {…

快手截流多功能协议引流多线程多账号使用

在市场上&#xff0c;类似的软件售价都在几千元&#xff0c;但我发现这款全新版本的软件已经更新&#xff0c;而且我只需要配合使用谷歌浏览器&#xff0c;稍微调慢一点延时&#xff0c;我就可以像专业人士一样流畅地进行操作。 评论对于我而言是一种艺术&#xff0c;而不仅仅是…

XML文件转TXT文件 yolo标签转换(代码可直接使用) 可批量转换

像这样的xml文件&#xff0c;我们可以通过代码批量转换为txt文件格式&#xff1a; 新建一个xml2txt.py文件&#xff0c; 上代码&#xff0c;直接复制粘贴 import xml.etree.ElementTree as ET import osdef convert(size, box):x_center (box[0] box[1]) / 2.0y_center (box…

Phidata:快速构建一个智能 AI 助手【附代码示例】

介绍 Phidata Phidata 是一个尖端的框架&#xff0c;专为开发具有超越传统语言模型能力的自治助手&#xff08;或称为代理&#xff09;而设计。这些 AI 助手拥有长期记忆、深入的情境理解能力以及通过函数调用执行操作的能力&#xff0c;使它们在各种应用中非常有效。项目近期…

Bootstrap Studio for Mac:打造专业级网页设计软件

对于追求高效与品质的设计师和开发者来说&#xff0c;Bootstrap Studio for Mac无疑是最佳选择。它建立在广受欢迎的Bootstrap框架之上&#xff0c;输出干净、语义化的HTML代码。同时&#xff0c;强大的CSS和SASS编辑器&#xff0c;支持自动建议和规则验证&#xff0c;让您的设…

僵尸网络的威胁值得关注

僵尸网络&#xff08;botnet&#xff09;是指一组受到恶意软件感染并遭到恶意用户控制的计算机。术语“僵尸网络”由“机器人&#xff08;bot&#xff09;”和“网络&#xff08;network&#xff09;”两个词组合而成&#xff0c;每台受感染设备被称为“机器人”。僵尸网络可用…

06_机器学习算法_朴素贝叶斯

1. 朴素贝叶斯的介绍与应用 1.1 朴素贝叶斯的介绍 朴素贝叶斯算法(Naive Bayes, NB)是应用最为广泛的分类算法之一。它是基于贝叶斯定义和特征条件独立假设的分类方法。由于朴素贝叶斯法基于贝叶斯公式计算得到,有着坚实的数学基础,以及稳定的分类效率。NB模型所需估计的…

上传文件,服务器报500错误

项目场景&#xff1a; 今天项目上出现一个耗时比较长的问题&#xff0c;但是问题很简单&#xff0c;一开始没注意&#xff0c;导致耗时很久&#xff0c;到底是咋回事儿呢&#xff0c;请看下文~~ 问题描述 用户使用APP上传图片&#xff0c;出现 附件上传失败:服务器响应失败 的…

一个强大的在线解析网站,无需登录,只用把视频链接粘贴进去就能免费解析下载视频。

TiQu.cc是什么&#xff1f; TiQu.cc是一个强大的在线工具&#xff0c;让用户可以从包括Facebook、VK、Twitter、Tiktok、Instagram等在内的100多个平台下载他们喜爱的视频。不论是音乐、电视节目、电影、短片还是个人上传的内容&#xff0c;TiQu.cc都可以帮助您随时随地以离线…

错误、调试和测试

在程序运行过程中&#xff0c;总会遇到各种各样的错误。 有的错误是程序编写有问题造成的&#xff0c;比如本来应该输出整数结果输出了字符串&#xff0c;这种错误我们通常称之为bug&#xff0c;bug是必须修复的。 有的错误是用户输入造成的&#xff0c;比如让用户输入email地…

无独立显卡如何安装Pytorch

以前我是直接在colab中使用pytorch&#xff0c;非常方便&#xff0c;今天折腾了一上午&#xff0c;终于搞定了pytorh的安装和环境设置&#xff0c;分享下我的安装流程&#xff0c;遇到的问题和解决方案。 1. 用pip安装Pytorch 打开cmd窗口&#xff08;按win R&#xff09;&a…

每日一练 2025.5.16

题目&#xff1b; 给定一个非负整数&#xff0c;你至多可以交换一次数字中的任意两位。返回你能得到的最大值。 示例 1 : 输入: 2736 输出: 7236 解释: 交换数字2和数字7。示例 2 : 输入: 9973 输出: 9973 解释: 不需要交换。注意: 给定数字的范围是 [0, 108] 解题&#…

平价蓝牙耳机怎么选?四大最新宝藏平价蓝牙耳机推荐

面对市场上众多品牌和型号的蓝牙耳机&#xff0c;如何在有限的预算内选择一款性价比高、性能出色的平价蓝牙耳机&#xff0c;一直以来都是一个值得探讨的问题&#xff0c;作为蓝牙耳机大户的我&#xff0c;今天我就为大家推荐四大最新宝藏平价蓝牙耳机&#xff0c;帮助你在海量…

如何修改照片的dpi值?在线图片更改dpi快捷方法

不少小伙不知道如何去改变图片分辨率&#xff0c;因为能用的到分辨率dpi的地方也不多&#xff0c;但是当我们在求职、考公或者是打印照片的时候&#xff0c;就经常看到会要求图片分辨率为300dpi以上了&#xff0c;本文将分享一款图片处理工具&#xff0c;它能快速完成修改图片分…

第三十二天 | 46.全排列 47.全排列||

终于进入排列&#xff01;&#xff08;之前都是组合&#xff09; 排列和组合的区别&#xff1a;在数学上的区别都懂&#xff0c;主要是看在代码实现上有什么区别 题目&#xff1a;46.全排列 树型结构比较简单 用used标记某一元素是否使用过。在组合问题中&#xff0c;其实是…

在pycharm中运行jupyter报错run_error解决办法-极速上手

注&#xff1a;此方法不是永久性的修复&#xff0c;只是临时性修复&#xff1b;永久性的修复方法没有找到&#xff01; 报错 解决办法 1.打开任务管理器 2. 找到python.exe进程 结束任务之后重新在pycharm中重启jupyter&#xff0c;直接启动成功 3.检验 运行成功没有报错!

图片中的表格转成word用什么工具好?

2024年5月16日&#xff0c;周四上午 我推荐用免费的腾讯OCR表格识别v3体验网站 用手机文档模式拍下并转成黑白后&#xff0c;成功识别的概率还是非常大的 OCR Demo (tencent.com)https://ocrdemo.cloud.tencent.com/识别成功后&#xff0c;复制识别结果并粘贴到word文档里面就…

k8s对接nfs共享存储

1. 规划 节点功能节点IP数据目录服务端192.168.99.210/data客户端192.168.99.211 2. 搭建NFS服务 2.1 安装服务端 若NFS已搭建完成&#xff0c;可跳过此节。 在服务端节点上执行如下操作&#xff1a; 安装NFS、RPC服务 yum install -y nfs-utils rpcbind创建共享目录 # 此…

儿童护眼台灯哪个牌子好,适合儿童使用的护眼台灯推荐

护眼台灯在近几年成为家长和经常与电子设备打交道的人士中备受瞩目的家用电器。对于有孩子的家庭而言&#xff0c;它几乎成为了必备品&#xff0c;许多消费者已经对其有了一定的了解并进行了购买。然而&#xff0c;仍有部分家长对护眼台灯的效果和重要性缺乏充分认识&#xff0…

从光伏监测到智慧农业,漫途LoRa产品多领域应用

随着物联网&#xff08;IoT&#xff09;技术的飞速发展&#xff0c;对数据传输的稳定性和低功耗特性的需求日益增加。在这一背景下&#xff0c;LoRa凭借更远的传输距离以及出色的抗干扰能力&#xff0c;展现出了显著的优势。这种特性使得LoRa在复杂多变的环境中表现尤为突出&am…