KritSitti_'s_blog: พฤษภาคม 2012

22 พฤษภาคม 2555

22 พฤษภาคม 2555(PresentการทดสอบรถBluetoothแบบมีGripperด้วย)

22 พฤษภาคม 2555 (เพิ่ม Gripperในรถ Bluetooth)

โดยติดไว้ที่ส่วนด้านหน้าของรถสามารถยกขวดน้ำสิ่งของขนาดเล็กทั่วไปได้
โดยต่อบอร์ดIC293 เพิ่มอีกหนึ่งบอร์ด
โดยต่อกับarduinoดังนี้

enable1 : 36 enable2 : 40
motor3 : 38 39
motor4 : 42 43
และแก้โค๊ดโดยเพิ่มตัวแปร และฟังก์ชันดังนี้

//BluetoothCar Project
//author krit
//Date 11/4/2012

int pwm1=9; int pwm2=8;
int m1D1=22; int m1D2=23;
int m2D1=32; int m2D2=33;
int enable1=36; int enable2=40;
int m3D1=38; int m3D2=39;
int m4D1=42; int m4D2=43;
int in;
int total=0;
char state=0;

void countSec();
void go(int speedM);
void back(int speedM);
void tLeft(int speedM);
void tRight(int speedM);
void stopM();
void clip();
void un_clip();
void up();
void down();

void setup()
{
pinMode(m1D1,OUTPUT);
pinMode(m1D2,OUTPUT);
pinMode(m2D1,OUTPUT);
pinMode(m2D2,OUTPUT);
pinMode(m3D1,OUTPUT);
pinMode(m3D2,OUTPUT);
pinMode(m4D1,OUTPUT);
pinMode(m4D2,OUTPUT);
pinMode(enable1,OUTPUT);
pinMode(enable2,OUTPUT);
Serial.begin(9600);
Serial.print("Start\n");
}
void loop()
{
total=0;
state=0;
if(Serial.available()>0){
state=Serial.read();
while(Serial.available()==0 && state!='S'&& state!='C'&& state!='N'&& state!='U'&& state!='D');
if(Serial.available()>0 && state!='S'&& state!='C'&& state!='N'&& state!='U'&& state!='D'){
total=(Serial.read());
//total=(total-66)*10;
}
}
if(state!=0){
switch(state){
case 'C': clip(); break;
case 'N': un_clip(); break;
case 'U': up(); break;
case 'D': down(); break;
case 'G': go(total); break;
case 'B': back(total); break;
case 'L': tLeft(total); break;
case 'R': tRight(total);break;
case 'S': stopM(); break;
default: stopM();
}
}
}

void go(int speedM){
Serial.print("Go!\t");
Serial.print(speedM);
Serial.print("\n");
analogWrite(pwm1, speedM);
digitalWrite(m1D1,HIGH);
digitalWrite(m1D2,LOW);
analogWrite(pwm2, speedM);
digitalWrite(m2D1,HIGH);
digitalWrite(m2D2,LOW);
}

void back(int speedM){
Serial.print("Back!\t");
Serial.print(speedM);
Serial.print("\n");
analogWrite(pwm1, speedM);
digitalWrite(m1D2,HIGH);
digitalWrite(m1D1,LOW);
analogWrite(pwm2, speedM);
digitalWrite(m2D2,HIGH);
digitalWrite(m2D1,LOW);
}

void tLeft(int speedM){
Serial.print("turnLeft!\t");
Serial.print(speedM);
Serial.print("\n");
analogWrite(pwm1, speedM);
digitalWrite(m1D2,HIGH);
digitalWrite(m1D1,LOW);
analogWrite(pwm2, speedM);
digitalWrite(m2D2,LOW);
digitalWrite(m2D1,HIGH);
}

void tRight(int speedM){
Serial.print("turnRight!\t");
Serial.print(speedM);
Serial.print("\n");
analogWrite(pwm1, speedM);
digitalWrite(m1D2,LOW);
digitalWrite(m1D1,HIGH);
analogWrite(pwm2, speedM);
digitalWrite(m2D2,HIGH);
digitalWrite(m2D1,LOW);
}

void stopM(){
Serial.print("Stop!\n");
digitalWrite(pwm2, HIGH);
digitalWrite(pwm1, HIGH);
digitalWrite(m1D2,HIGH);
digitalWrite(m1D1,HIGH);
digitalWrite(m2D2,HIGH);
digitalWrite(m2D1,HIGH);
digitalWrite(enable1,HIGH);
digitalWrite(m3D2,LOW);
digitalWrite(m3D1,LOW);
digitalWrite(enable2,HIGH);
digitalWrite(m4D2,LOW);
digitalWrite(m4D1,LOW);
}
void clip(){
digitalWrite(enable2,HIGH);
digitalWrite(m4D2,LOW);
digitalWrite(m4D1,HIGH);

}
void un_clip(){
digitalWrite(enable2,HIGH);
digitalWrite(m4D2,HIGH);
digitalWrite(m4D1,LOW);
}
void up(){
digitalWrite(enable1,HIGH);
digitalWrite(m3D2,LOW);
digitalWrite(m3D1,HIGH);

}
void down(){
digitalWrite(enable1,HIGH);
digitalWrite(m3D2,HIGH);
digitalWrite(m3D1,LOW);
}

8 พฤษภาคม 2555

2-9 พฤษภาคม 2555 (การนำUNO32ควบคุมมอเตอร์4)

ตัวอย่าง flow chart แสดงการทำงานของโปรแกรมควบคุมมอเตอร์ด้วย PID

2-8 พฤษภาคม 2555 (การนำUNO32ควบคุมมอเตอร์3)

แต่ใน arduno นั้นมี library สำเร็จรูปของ PID อยู่แล้วด้วยโดยสามารถ download ได้ที่ http://arduino.cc/playground/Code/PIDLibrary
โดยเราแต่ปรับค่าตัวแปรบางอย่างภายในก็พอ ส่วนสมการคำสั่ง library จะจัดการคำนวนค่าoutputให้เอง แล้วเราก็จะสามารถนำค่า output ที่ได้ไปควบคุมมอเตอร์ได้ทันทีซึ่งเท่าที่ผู้เขียนเคยใช้ก็ใช้ได้ดีนะ สะดวกกว่าที่เราจะเขียนโค๊ดของสมการขึ้นเองอีก แค่เราอ่านค่า analog input จาก encoder แล้วใส่ใน input แล้วสามารถใช้ค่า output กับมอเตอร์ได้ทันทีโดยฟังก์ชันหลักได้แก่ฃ

PID(double* Input, double* Output, double* Setpoint,double Kp, double Ki, double Kd, int ControllerDirection)
ตามที่เข้าใจเป็นการสร้าง object PID ขึ้นโดย Input คือ พอย์เตอร์ของค่าที่ encoderอ่านได้ Output คือพอย์เตอร์ของค่าที่จะนำไปขับมอเตอร์ Setpoint คือ พอย์เตอร์ของค่าเป้าหมายที่จะให้มอเตอร์หมุน ControllerDirectionคือทิศทางของมอเตอร์ Kp,Ki,Kd คือค่าPID
ตัวอย่าง

PID myPID(&double_Input, &double_Output, &double_Setpoint,double_consKp, double_consKi, double_consKd, DIRECT);

Compute()
คือฟังก์ชันหาค่าPWMที่จะไปหมุนมอเตอร์
ตัวอย่าง
myPID.Compute();

SetOutputLimits(double Min, double Max)
คือฟังก์ชันที่ใช้ในการกำหนดค่า outputไม่ให้เกินกำหนด
ตัวอย่าง
myPID.SetOutputLimits(-max_limit, max_limit);

และฟังก์ชันGetค่าต่างๆภายใน object

double GetKp()

double GetKi()

double GetKd()

int GetMode()

int GetDirection()

6 พฤษภาคม 2555

2-7 พฤษภาคม 2555 (การนำUNO32ควบคุมมอเตอร์2)

เมื่อรู้องศาปัจจุบันของมอเตอร์แล้วก็จะต้องหมุนมอเตอร์ไปยังองศาที่ต้องการโดย หลักการ PID
โดยผู้เขียนไม่สันทัดด้านนี้มากนักจึงขอยืมข้อความจาก wikipedia มาแล้วกันว่ามันคือ " ระบบควบคุมแบบป้อนกลับที่ใช้กันอย่างกว้างขวาง ซึ่งค่าที่นำไปใช้ในการคำนวณเป็นค่าความผิดพลาดที่หามาจากความแตกต่างของตัวแปรในกระบวนการและค่าที่ต้องการ ตัวควบคุมจะพยายามลดค่าผิดพลาดให้เหลือน้อยที่สุดด้วยการปรับค่าสัญญาณขาเข้าของกระบวนการ ค่าตัวแปรของ PID ที่ใช้จะปรับเปลี่ยนตามธรรมชาติของระบบ"หลักการ "วิธีคำนวณของ PID ขึ้นอยู่กับสามตัวแปรคือค่าสัดส่วน, ปริพันธ์ และ อนุพันธ์ ค่าสัดส่วนกำหนดจากผลของความผิดพลาดในปัจจุบัน, ค่าปริพันธ์กำหนดจากผลบนพื้นฐานของผลรวมความผิดพลาดที่ซึ่งพึ่งผ่านพ้นไป, และค่าอนุพันธ์กำหนดจากผลบนพื้นฐานของอัตราการเปลี่ยนแปลงของค่าความผิดพลาด น้ำหนักที่เกิดจากการรวมกันของทั้งสามนี้จะใช้ในการปรับกระบวนการ" อ่านเพิ่มเติมได้ที่ http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B8%A3%E0%B8%B0%E0%B8%9A%E0%B8%9A%E0%B8%84%E0%B8%A7%E0%B8%9A%E0%B8%84%E0%B8%B8%E0%B8%A1%E0%B8%9E%E0%B8%B5%E0%B9%84%E0%B8%AD%E0%B8%94%E0%B8%B5

สรุปก็คือมีสูตรมาแล้วมีตัวแปร Kp Ki Kd แล้วเราปรับไปจะทำให้ output ของสมาการเปลี่ยนไปแล้วเรานำ output นี้ไปควบคุมมอเตอร์ให้หมุนได้แม่นยำโดยหลักการหา PID มีสองแบบแต่ผู้เขียนขอยกมาเฉพาะ จูนด้วยมือจาก wikipedia "การปรับจูนด้วยมือ ถ้าระบบยังคงทำงาน ขั้นแรกให้ตั้งค่า $K_i$ และ $K_d$ เป็นศูนย์ เพิ่มค่า $K_p$ จนกระทั่งสัญญาณขาออกเกิดการแกว่ง (oscillate) แล้วตั้งค่า $K_p$ ให้เหลือครึ่งหนึ่งของค่าที่ทำให้เกิดการแกว่งสำหรับการตอบสนองชนิด "quarter amplitude decay" แล้วเพิ่ม $K_i$ จนกระทั่งออฟเซตถูกต้องในเวลาที่พอเพียงของกระบวนการ แต่ถ้า $K_i$ มากไปจะทำให้ไม่เสถียร สุดท้ายถ้าต้องการ ให้เพิ่มค่า $K_d$ จนกระทั่งลูปอยู่ในระดับที่ยอมรับได้ แต่ถ้า $K_d$ มากเกินไปจะเป็นเหตุให้การตอบสนองและโอเวอร์ชูตเกินยอมรับได้ ปกติการปรับจูน PID ถ้าเกิดโอเวอร์ชูตเล็กน้อยจะช่วยให้เข้าสู่จุดที่ต้องการเร็วขึ้น แต่ในบางระบบไม่สามารถยอมให้เกิดโอเวอร์ชูตได้ และถ้าค่า $K_p$ น้อยเกินไปก็จะทำให้เกิดการแกว่ง"

ผลของการเพิ่มค่าตัวแปรอย่างอิสระ
ตัวแปร	ช่วงเวลาขึ้น (Rise time)	โอเวอร์ชูต (Overshoot)	เวลาสู่สมดุลย์ (Settling time)	ความผิดพลาดสถานะคงตัว (Steady-state error)	เสถียรภาพ^[1]
$K_p$	ลด	เพิ่ม	เปลี่ยนแปลงเล็กน้อย	ลด	ลด
$K_i$	ลด^[2]	เพิ่ม	เพิ่ม	ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ	ลด
$K_d$	ลดลงเล็กน้อย	ลดลงเล็กน้อย	ลดลงเล็กน้อย	ตามทฤษฏีไม่มีผล	ดีขึ้นถ้า $K_d$ มีค่าน้อย

2-7 พฤษภาคม 2555 (การนำUNO32ควบคุมมอเตอร์1)

หากเราต้องการจะควบคุมมอเตอร์ให้หมุนได้อย่างแม่นยำเราจะใช้ encoderควบคู่กับมอเตอร์ในการระบุตำแหน่งองศาของมอเตอร์โดยนำ encoderติดที่แกนของมอเตอร์แล้วให้มอเตอร์หมุน encoderนั้นซึ่ง encoder คือ อุปกรณ์ทางไฟฟ้าชิ้นหนึ่งที่มีแกนกลางหมุนได้รอบทิศ และมีขั้วสามขั้วเหมือนตัวต้านทางปรับค่าได้สามขั้วที่ว่าจะมีvcc gnd และ voutput ซึ่งvที่outputนี้จะทำให้เรารู้ตำแหน่งองศาที่มอเตอร์หมุนไป และจะได้ควบคุมให้มอเตอร์หมุนได้ถูกตำแหน่ง โดยบอร์ดUNO 32 ก็สามารถรู้ค่าvที่outputจากการอ่านค่าanalogซึ่งใช้คำสั่ง analogRead(ขาที่จะใช้);
โดยคำสั่งนี้จะอ่านค่าanalogจากขาที่จะใช้(ดูได้จากสี่เหลี่ยมสีส้มในรูป)แล้วค่าที่อ่านได้จะมีค่าเป็นเลขจำนวนเต็มตั้งแต่ 0 - 1024 คือATODนี่เอง โดย 1024คือค่าv ref ของวงจรหลังจากนั้นเราก็แบ่ง 0 - 1024 ให้เป็น 0 - 360 องศาแล้วสามารถใช้ หลักการ PID ในการควบคุมให้มอเตอร์หมุนไปในองศาที่ต้องการ
ส่วน PID ติดตามในตอนหน้าแล้วกันครับ

KritSitti_'s_blog

ป้ายกำกับ