基于PID的51巡线小车,PID调节完全没有效果，求指导！ (amobbs.com 阿莫电子技术论坛) -

xihua13104 发表于 2015-9-19 19:23:25

基于PID的51巡线小车,PID调节完全没有效果，求指导！

本帖最后由 xihua13104 于 2015-9-19 19:31 编辑

我刚接触PID不久，查阅了不少pid算法的资料，对pid基础有大致的了解，目前想把pid算法实现在巡线小车上。最开始我只用到了P来调节，调试过程中两个电机都震荡的很厉害，完全看不出调节的效果，从理论上分析我觉得有没有什么错误，出现的问题也是很奇怪，请大家帮我看看。
程序代码如下
/*软件实现的pwm调速h文件*/
#ifndef __pwm_h__ //单片机晶振12MHZ，pwm频率50hz（即周期20ms）
#define __pwm_h__ //定时器初值计算
#define uint int                         //（1/100/100）/（12/12000000）=100
#define uchar char
uint timer;
sbit left1 =P2^0; //电机控制端
sbit left2 =P2^1;
sbit right1=P2^2;
sbit right2=P2^3;
void init_timer0()
{
   TMOD|=0x01;
TL0= (65536-100);
   TH0= (65536-100)>>8;
ET0= 1;
EA = 1;
TR0= 1;
}

void PWMSET(uint pwm1,uint pwm2,uint pwm3,uint pwm4)
{
if(timer < pwm1) //改变pwm1控制电机1速度
{
left1=1;
}
else
{
   left1=0;
}

if(timer < pwm2) //改变pwm2控制电机2速度
{
left2=1;
}
else
{
left2=0;
}

if(timer < pwm3) //改变pwm3控制电机3速度
{
right1=1;
}
else
{
right1=0;
}

if(timer < pwm4) //改变pwm4控制电机4速度
{
right2=1;
}
else
{
right2=0;
}
}
#endif
#include<reg52.h>
#include"math.h"
#include"pwm.h"
#include"stdio.h"
#include"intrins.h"
#define uint int
#define uchar char
uint sampledata=0; //采样数据
uint offset;       //当前赛道位置
uint lastoffset={0};//上一次赛道位置
static int SPEED1=100;//电机pwm初值
static int SPEED2=100;
long clean1=0,clean2=1;//采样周期控制位
sbit eye5=P1^0;    //传感器1-5
sbit eye4=P1^1;
sbit eye3=P1^2;
sbit eye2=P1^3;
sbit eye1=P1^4;
void delay(unsigned char d);
void uart_init();
void sample();
void confirlocation();
void filter();
void savedata();
float LocPIDCalc(uint NextPoint);
void motorctl();
struct PID
{
uint SetPoint;       //设定目标 Desired Value
uint SumError;          //误差累计
float Proportion;       //比例常数 Proportional Cons
// float Integral;       //积分常数 Integral Const
float Derivative;       //微分常数 Derivative Const
uint LastError;             //Error[-1]
uint PrevError;             //Error[-2]
} locapid={0,0,1.5,0.01,0,0} ;

void delay(unsigned char e) //误差 0us,延时ms
{
unsigned char a,b,c,d;
for(d=0;d<e;d++)
{
for(c=1;c>0;c--)
   for(b=142;b>0;b--)
         for(a=2;a>0;a--);
}
}

void uart_init()
{
SCON=0x40; //串口通信工作方式1
REN=1; //允许接收
TMOD|=0x20; //定时器1的工作方式2
TH1=0xfd;TL1=0xfd;
TI=1;                   //这里一定要注意
TR1=1;
}
void sample()    //数据采样函数
{
   sampledata=0;
   if(eye1==1)
   sampledata|=0x01;
if(eye2==1)
   sampledata|=0x02;
if(eye3==1)
   sampledata|=0x04;
if(eye4==1)
   sampledata|=0x08;
if(eye5==1)
   sampledata|=0x10;
}
void confirlocation() //确定赛道位置
{
switch(sampledata)
{
   case 0x10:offset=4; break; //10000最左边1个传感器检测到黑线
   case 0x18:offset=3; break; //11000最左边2个传感器检测到黑线
   case 0x08:offset=2; break; //01000
   case 0x0c:offset=0; break; //01100
   case 0x04:offset=0; break; //00100
   case 0x06:offset=0;break; //00110
   case 0x02:offset=-2;break; //00010
   case 0x03:offset=-3;break; //00011
   case 0x01:offset=-4;break; //00001
   default:offset=5; break; //其余情况包括跑道丢失于检测错误
}
}
void filter() //赛道位置数据滤波（减少某次采样错误对系统的干扰
{
   if(offset==5)//滤除错误信号，没有检测到黑线（是需要保持上一次测量值的）
   {
      offset=lastoffset;
   }
   else if(abs(offset-lastoffset)>4)
   {
      offset=lastoffset;
   }
}
void savedata()
{
   static uint TCnt2=0;
   TCnt2++;
   lastoffset=offset;
   if(TCnt2==20)
   {
      lastoffset=lastoffset;
      TCnt2=0;
   }
}
float LocPIDCalc(uint NextPoint) //增量式pid
{
floatError,dError;
struct PID *sptr;
sptr=&locapid;
Error = sptr->SetPoint - NextPoint;    //偏差
sptr->SumError += Error;                //积分
dError = sptr->SumError -2* sptr->LastError+sptr->PrevError; //微分
sptr->PrevError = sptr->LastError;
sptr->LastError = Error;
return (sptr->Proportion * Error    //比例项
      /*+sptr->Integral * sptr->SumError *///积分项
      /*+sptr->Derivative * dError*/ ); //微分项
}
void motorctrl() //电机pid算法控制
{
if((offset>=2&&offset<=4)||(offset>=-4&&offset<=-2))
{
   SPEED1=(int)(SPEED1+LocPIDCalc(offset));
   if((SPEED1>=170)||(SPEED1<=30))
   { SPEED1=100; }
   SPEED2=(int)(SPEED2-LocPIDCalc(offset));
   if((SPEED2>=170)||(SPEED2<=30))
   { SPEED2=100; }
}
else
{
   SPEED1=100;SPEED2=100;
}
PWMSET(0,SPEED1,0,SPEED2);
delay(5);
}
void main()
{
init_timer0();
uart_init();
PWMSET(0,SPEED1,0,SPEED2);
while(1)
{
   sample();          //数据采样
   confirlocation();    //确认赛道信息
      filter();    //滤波
   printf("SPEED1=%d,SPEED2=%d,offset=%d,LocPIDCalc=%.1f\n",SPEED1,SPEED2,offset,LocPIDCalc(offset));
   while(clean2)
{
   motorctrl();          //电机控制
   clean2=0;
}
   savedata();    //保存赛道信息
}
}
void timer0(void) interrupt 1 //100us
{
TL0= (65536-100);
   TH0= (65536-100)>>8;
timer++;
clean1++;
if(timer>200)//PWM周期为 2/100S=20ms
{
timer=0;
}
if(clean1==500) //控制采样周期，50ms
{
clean2=1;
   clean1=0;
}
}
小车实物连接如图

因为网上都说先只用p来调节，直到小车大致可以巡线了再加上I和D,慢慢进行微调，所以我最开始只用的P

xihua13104 发表于 2015-10-19 19:47:57

好吧，大神们都很忙。。。。。。。。

ahong2hao 发表于 2015-10-19 23:18:06

pwn才50hz,不振才怪了。
pid调试的一个技巧，把pid的所有变量打印出来，你就知道怎么变的了

xihua13104 发表于 2015-10-29 16:53:21

ahong2hao 发表于 2015-10-19 23:18
pwn才50hz,不振才怪了。
pid调试的一个技巧，把pid的所有变量打印出来，你就知道怎么变的了 ...

为什么pwm频率太低会震荡的这么厉害，频率应该多少才合适呢?这个是不是要看电机的具体参数？

ahong2hao 发表于 2015-10-29 17:13:15

你拿个低音炮就可以体验到低频的震动{:lol:}，没搞过电机，不过给个1K，2K的PWM肯定是没有问题的。

xihua13104 发表于 2015-10-29 19:57:58

ahong2hao 发表于 2015-10-29 17:13
你拿个低音炮就可以体验到低频的震动，没搞过电机，不过给个1K，2K的PWM肯定是没有问题的。 ...

OK,，我去试一下，thank you

页: [1]

amobbs.com 阿莫电子技术论坛's Archiver

基于PID的51巡线小车,PID调节完全没有效果，求指导！