PID басқарылатын допты теңестіретін Стюарт платформасы: 6 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Мотивация және жалпы түсінік:

Тренингте физик ретінде мен физикалық жүйелерге қызығушылықпен қараймын және түсінуге тырысамын. Мен күрделі мәселелерді олардың негізгі және негізгі ингредиенттеріне бөліп, содан кейін мәселені сол жерден қалпына келтіру арқылы шешуге үйреттім. Мен механика мен электромагнетизмді бірінші қағидалардан үйреніп келе жатсам да, мен оларды кейбір физикалық қосымшаларда әлі қолданған жоқпын. Мен ақырында бұл мүмкіндікті автоматты басқару теориясын қолдана отырып, допты тегіс, толық басқарылатын платформада өздігінен теңестіру үшін робот жасау арқылы аламын!

Бұл әдіс бойынша; ол техникалық білімді хакерге, бағдарламашыға немесе инженерге арналған, біз Arduino Uno -ны микроконтроллер платформасы ретінде қолданамыз. Жабық кері байланыс циклы алдымен шарлардың тікелей орнын беретін тегіс сенсорлы резистивті экранда жатқан қатты металл шарикті мойынтіректің орнын сезген кезде басталады. Содан кейін бұл позиция біз Arduino Uno бағдарламаланған пропорционалды-интегралды-туынды контроллерге беріледі. Мен бұл кодты ашық көзге айналдырдым және жобада байланыстырдым. Контроллерге допты үстелдегі кез келген пайдаланушы таңдаған күйге қалпына келтіру міндеті жүктелген. Біз қолданатын құрылымдық тірек платформа «Stewart платформасы» ретінде белгілі және ол алты дәрежеге дейін еркіндікті қамтамасыз ететін серво қозғалтқыштармен басқарылатын алты тәуелсіз қосқыш штангалармен бекітілген; X, Y және Z аудармалары, орам, қадам және иу (сәйкесінше X, Y және Z осьтерінің айналуы). Мұндай мобильді платформаны құру мен бағдарламалаудың өзіндік қиындықтары бар, сондықтан бұл жоба үшін біз еркіндік деңгейіне ғана жүгінеміз, ал қалғандары функционалдылықты жаңартуға мүмкіндік береді. Допты қолданушы анықтайтын статикалық позициялардың кез келгеніне жылжытатын платформамен қатар, озық бағдарламашылар бағдарламаны жақсартуды және біздің статикалық, пайдаланушы анықтаған позициямызды пайдаланушының жартылай үздіксіз ізімен алмастыру арқылы аздап қосуды жеңілдетеді. анықталған жол, мысалы, сегіздік, дөңгелек траектория, сіздің атыңыз курсивті немесе менің ұнататыным - біреудің қаламының немесе саусағының тікелей мобильді құрылғыдағы тікелей ағыны! Бақытты хакерлік!

1 -қадам: материалдарды алу

Қажетті материалдар:

1. 1/4 «және 1/8» акрилден жасалған бірнеше парақтар

2. 6 - Servo Motors (Біз HS5485HB Servo құрылғысын қолдандық)

3. 6 - бұрандалы (реттелетін) жалғағыштар

4. 6 - реттелетін бірнеше саңылаулары бар CNC механикалық сервистік тірегі

5. 12 - Heim Joint Rod Ends

6. 6 - өзектер (реттелетін)

7. 1- 17 дюймдік бес сымды резистивті сенсорлы экран USB жиынтығы (шарикті мойынтіректің сезу жағдайы)

2 -қадам: материалдарды дайындау

Акрилді кесудің ең жақсы әдісі - лазерлік камера. Біреуіне қол жеткізу қиын болуы мүмкін, сондықтан акрилді сіз білетін, дұрыс үйретілген және қауіпсіз жұмыс жасай алатын кез келген кескіш құралдардың көмегімен оңай кесуге болады. Егер мен мұны үйде істесем, мен қолмен жұмыс жасайтын араны қолданар едім. Stewart платформасының жалпы формасы мен жасаған модельге сәйкес келмеуі керек. Дегенмен, мен бірнеше жеңілдететін мүмкіндіктерді атап өткім келеді. Біріншіден, стандартты екі емес, үш негізді қолдана отырып, қадамның еркіндік дәрежесін картаға түсіру әлдеқайда оңай. бұл байланыстырушы шыбықтарды нақты платформаға тең бүйірлі үшбұрышқа бекіту арқылы жүзеге асады. Бұл нөлден еркіндік дәрежесін (DOF) табудың барлық қиындықтарын елемеуге мүмкіндік береді, оның орнына біз үшбұрыштың сол бұрышының картасы болып табылатын 3 сызықты емес тәуелсіз «негізді» қолданамыз. Бұл негізде координаттарды жазу сізге немесе маған қиынға соғады, бірақ бұл негіздің өзара тәуелділігі кодпен оңай шешіледі. Бұл жеңілдетілген болжам геометрияның барлық қыр -сырын елемеудің кілті болып табылады. Толық ақпарат алу үшін MS Paint графикалық және тақтадағы суретті қараңыз.

Бөлшектерді кесіп алғаннан кейін, барлық саңылауларды бұрғылау қажет болады, сол жерде сіздің штангалар мен шарикті қосылыстар қосылады. Саңылаулардың мөлшерін сіз қолданатын аппараттық құралға сәйкестендіру үшін абай болыңыз. Бұл таңдалған бекітпелердің жұмыс істеуі үшін өте маңызды. Тесіктердің өлшемдері бекіткішке қандай мөлшерде шүмек қажет болатынына байланысты. Мұны істеу үшін, шүмектің нақты өлшеміне, қадамына және жіп түріне арналған онлайн анықтамасын табыңыз (курсқа қарсы). Мен акрилге арналған жіптерді ұсынамын, бірақ егер сіз жұқа жіпті қолдансаңыз, ол жұмыс істеуі керек, өйткені біз бәрібір қолдандық. Енді құрастыруға көшудің уақыты келді.

3 -қадам: материалдарды жинау

Материалдарды техникалық сипаттамаларға сәйкес мұқият жинаңыз. Әсіресе абай болыңыз, бұрандаларды шешіп алмаңыз. Бұл аяқталғаннан кейін сізге үлкен тесіктердің өлшемін, бұрғылауын және оларды түрту арқылы аппараттық құралдарды өзгертуге тура келеді, немесе сізге акрилдің жаңа бөлігін кесу қажет болады. Сенсорлы экранға абай болу керек екенін ескеріңіз. Бұл нәзік !!! Бұл әйнектің жұқа қабаты. Назар аударыңыз, біз өзіміз апатқа ұшырадық.

4 -қадам: Бағдарламалау

Бағдарламалау біраз уақыт алуы мүмкін. Бұл жерде сіздің бағдарламалау дағдыларыңыз өз жемісін бере алады. Сіз кодты нөлден жаза алмайсыз, бірақ егер сіз жақсы түсіндірілген және реттелген бастапқы кодты тапсаңыз, онда бұл өмірді әлдеқайда жеңілдетеді. Міне біздің бастапқы кодқа сілтеме: https://github.com/a6guerre/Ball-balanced-on-Stew…, өзіңізге көмектесіңіз! Бұл, әрине, оңтайландырылмаған, бірақ тапсырманы орындады! Есіңізде болсын, біз басқару картасы үшін ортогональды емес, сызықты емес үш бөлек негізді қолданамыз. Біз барлығын x, y әріптерімен оқып, A, B және C -ге салыстырамыз. Бұл жауап жүйенің қаншалықты көп немесе аз жауап бергісі келетінін реттеу үшін бүкіл әлем бойынша реттеледі.

5 -қадам: тестілеу

Мұнда біз еркіндік дәрежелерін тексереміз. Біздің үш негіз қалай төленетініне назар аударыңыз! Мысалы, DOF орамын алу үшін біз сол жақта бір бірлікпен төмен түсеміз, ал оң жақта бір бірлікке көтерілеміз және керісінше басқа бағытта. Сенсорлық экраннан шуды сүзу үшін жеткілікті жақсы жұмыс жасаған маңызды. Бұл сіздің PID -ке жіберу үшін жақсы деректердің болуы үшін өте маңызды.

6 -қадам: Дәл баптаңыз және ләззат алыңыз

Тестілеу кезеңі қателерді жою үшін болды. Мұнда біз басқару жүйесін дәл реттеуге назар аударамыз. бұл алдын ала орнатылған алгоритммен жақсы орындалады. Менің сүйікті ісім - бұл маңызды сөндіру мәселесі сияқты қарау, Ахем! Мен физикпін! Сондықтан сіз ылғалдандыру мерзімін өшіресіз! Яғни туынды термин, ол атау термині ретінде әрекет етеді. Енді доп қатты тербеледі! Дегенмен, мақсат - тербелістерді мүмкіндігінше гармоникаға жақындату, өсу немесе ыдырау емес, мүмкіндігінше. Бұл аяқталғаннан кейін сіз туынды терминді қосасыз және ол мүмкіндігінше тез тепе -теңдікке оралғанша реттейсіз. Бұл критикалық ылғалдандыруға қол жеткізген кезде. Алайда, егер бұл жұмыс істемесе, PID басқарылатын жүйелер үшін көптеген басқа дәлелденген баптау схемалары бар. Мен мұны Уикипедияда PID контроллері астында таптым. Менің жобамды қарағаныңыз үшін көп рахмет, және кез келген сұрақтар бойынша хабарласыңыз, мен сіздердің сұрақтарыңызға жауап беруге қуаныштымын. Ерекше ескерту: Бұл жобаны басынан аяғына дейін Miracle Max Guerrro жасағанын және мен төрт аптадан аз уақыт ішінде, оның ішінде кеденде бекітілген жаңа экранды екі апта күтуді қосқанда, біздің алғашқы экраннан кейін жасағанын атап өткім келеді. сынды. Сондықтан кешіріңіз, бұл керемет өнімділікке жатпайды. Бақытты хакерлік!