2021年电子设计大赛校赛-电动车跷跷板源码.zip

/********************/ 陀螺仪三轴角度具体情况 左右摇头 偏航角 Yaw 上下抬头 俯仰角 Pitch 高低动肩 横滚角 Roll /********************/ C语言漏洞补一下，结构体和指针 /********************/ 位置式PID（Position）是当前系统的实际位置，与你想要达到的预期位置的偏差，进行PID控制 误差=目标值-状态值 比例P 误差 积分I 误差的累加 微分D 这次误差-上次误差 因为有积分的作用，当前输出的值与之前所有的状态值都有关，一旦目前的状态值出现大的问题，对系统的控制影响非常大 输出值达到最大和最小的时候，要停止积分的作用（意味着状态值出现极端，需要剥离积分） 要有积分限幅和输出限幅 位置式直接使用PD，不用I，I太惨了 位置式适用于执行机构不带积分部件的控制 比如舵机，平衡小车的直立，温控系统 typedef struct PID { float P,I,D,limit; }PID; typedef struct Error { float Current_Error;//当前误差 float Last_Error;//上一次误差 float Previous_Error;//上上次误差 }Error; /*! * @brief 位置式PID * @since v1.0 * *sptr ：误差参数 * *pid: PID参数 * NowPlace：当前位置 * Point： 预期位置 */ // 位置式PID控制 float PID_Realize(Error *sptr,PID *pid, int32 NowPlace, float Point) { int32 iError, // 当前误差 Realize; //实际输出 iError = Point - NowPlace; // 计算当前误差 sptr->Current_Error += pid->I * iError; // 误差积分 sptr->Current_Error = sptr->Current_Error > pid->limit?pid->limit:sptr->Current_Error;//积分限幅 sptr->Current_Error = sptr->Current_Error <-pid->limit?-pid->limit:sptr->Current_Error; Realize = pid->P * iError //比例P + sptr->Current_Error //积分I + pid->D * (iError - sptr->Last_Error); //微分D sptr->Last_Error = iError; // 更新上次误差 return Realize; // 返回实际值 } /********************/ 增量式PID（Increment） 比例P 这次误差-上次误差 积分I 误差 微分D 这次误差-2*上次误差+上上次误差 增量式PID根据公式可以很好地看出，一旦确定了 KP、TI、TD，只要使用前后三次测量值的偏差，即可由公式求出控制增量 而得出的控制量▲u(k)对应的是近几次位置误差的增量，而不是对应与实际位置的偏差没有误差累加 也就是说，增量式PID中不需要累加。控制增量Δu(k)的确定仅与最近3次的采样值有关，容易通过加权处理获得比较好的控制效果，并且在系统发生问题时，增量式不会严重影响系统的工作 总结：增量型 PID，是对位置型 PID 取增量，这时控制器输出的是相邻两次采样时刻所计算的位置值之差，得到的结果是增量，即在上一次的控制量的基础上需要增加（负值意味减少）控制量。 typedef struct PID { float P,I,D,limit; }PID; typedef struct Error { float Current_Error;//当前误差 float Last_Error;//上一次误差 float Previous_Error;//上上次误差 }Error; /*! * @brief 增量式PID * @since v1.0 * *sptr ：误差参数 * *pid: PID参数 * NowPlace：实际值 * Point： 期望值 */ // 增量式PID电机控制 int32 PID_Increase(Error *sptr, PID *pid, int32 NowPlace, int32 Point) { int32 iError, //当前误差 Increase; //最后得出的实际增量 iError = Point - NowPlace; // 计算当前误差 Increase = pid->P * (iError - sptr->Last_Error) //比例P + pid->I * iError //积分I + pid->D * (iError - 2 * sptr->Last_Error + sptr->Previous_Error); //微分D sptr->Previous_Error = sptr->Last_Error; // 更新前次误差 sptr->Last_Error = iError; // 更新上次误差 return Increase; // 返回增量 } /********************/ 增量式与位置式区别： 1增量式算法不需要做累加，控制量增量的确定仅与最近几次偏差采样值有关，计算误差对控制量计算的影响较小。而位置式算法要用到过去偏差的累加值，容易产生较大的累加误差。 2增量式算法得出的是控制量的增量，例如在阀门控制中，只输出阀门开度的变化部分，误动作 影响小，必要时还可通过逻辑判断限制或禁止本次输出，不会严重影响系统的工作。 而位置式的输出直接对应对象的输出，因此对系统影响较大。 3增量式PID控制输出的是控制量增量，并无积分作用，因此该方法适用于执行机构带积分部件的对象，如步进电机等，而位置式PID适用于执行机构不带积分部件的对象，如电液伺服阀。 4在进行PID控制时，位置式PID需要有积分限幅和输出限幅，而增量式PID只需输出限幅 位置式PID优缺点： 优点： ①位置式PID是一种非递推式算法，可直接控制执行机构（如平衡小车），u(k)的值和执行机构的实际位置（如小车当前角度）是一一对应的，因此在执行机构不带积分部件的对象中可以很好应用 缺点： ①每次输出均与过去的状态有关，计算时要对e(k)进行累加，运算工作量大。 增量式PID优缺点： 优点： ①误动作时影响小，必要时可用逻辑判断的方法去掉出错数据。 ②手动/自动切换时冲击小，便于实现无扰动切换。当计算机故障时，仍能保持原值。 ③算式中不需要累加。控制增量Δu(k)的确定仅与最近3次的采样值有关。 缺点： ①积分截断效应大，有稳态误差； ②溢出的影响大。有的被控对象用增量式则不太好； /********************/ 主板焊接顺序 洞洞板找中，用小板子；最中间的位置安置好主控的位置【本质上是焊接排母】 供电先行，直接用供电模块，留好正负输入的位置，正极接开关 稳到3v3加个发光二极管，设置好跳冒位置 主控有电的情况下，直接让车动起来最好 蜂鸣器，先焊接上去，完了测试一下GPIO引脚的输出。 接下来是L298N，一个好像就够用了 MPU6050飞线吧，安置在小车最中间的偏下的板子上 巡线模块也得加 #include "bsp_Car_Oper.h" #include "bsp_em_gpio.h" #include "bsp_Find_Num.h" #include "bsp_usart.h" #include "bsp_SysTick.h" int LED_1=1,LED_2=1,LED_3=1,LED_4=1,LED_5=1,i=0,status=0; static int Resources=1; void Follow_line()//巡线 { //车上红灯亮为1，灭为0; //不踩黑线红(1)，踩黑线灭(0); LED_1=LED_1_out;//A LED_2=LED_2_out;//A LED_3=LED_3_out;//B LED_4=LED_4_out;//A LED_5=LED_5_out;//B if((LED_1==1)&(LED_5==1))//2、3、4全部压线 { Car_Fore(Car_Speed_Str);//直行 status=1; } if((LED_1==1)&(LED_3==0)&(LED_5==0))//2丢线了，向左转一下 { Car_CLOCKWISE(Car_Speed_Turn+20);//向左转 status=2; } if((LED_1==0)&(LED_3==0)&(LED_5==1))//4丢线了，向右转一下 { Car_ANTICLOCKWISE(Car_Speed_Turn);//向右转 status=3; } //printf("LED_1=%d LED_2=%d LED_3=%d LED_4=%d LED_5=%d\n",LED_1,LED_2,LED_3,LED_4,LED_5); } void Identify()//模式识别 { // if((LED_1==0)&(LED_2==0)&(LED_3==0)&(LED_4==0)&(LED_5==0)&(Resources==6))//上坡 // { // status=6; // Car_Fore(80);//直行通过 // SysTick_Delay_Ms(4000); // Resources=7; // } if((LED_1==0)&(LED_2==0)&(LED_3==0)&(LED_4==0)&(LED_5==0)&(Resources==5))//第三个重生点 { status=6; Car_Fore(30);//直行通过 SysTick_Delay_Ms(1500); Resources=6; } if((LED_1==0)&(LED_2==0)&(LED_3==0)&(LED_4==0)&(LED_5==0)&(Resources==4))//Z_2 { status=6; Car_Fore(30); SysTick_Delay_Ms(300); Car_ANTICLOCKWISE(Car_Speed_Turn);//右转 SysTick_Delay_Ms(650); Resources=5; } if((LED_1==0)&(LED_2==0)&(LED_3==0)&(LED_4==0)&(LED_5==0)&(Resources==3))//Z_1 { status=6; Car_CLOCKWISE(Car_Speed_Turn);//左转 SysTick_Delay_Ms(1700); Resources=4; } if((LED_1==0)&(LED_2==0)&(LED_3==0)&(LED_4==0)&(LED_5==0)&(Resources==2))//第二个重生点 { status=6; Car_Fore(30);//直行通过 SysTick_Delay_Ms(1500); Resources=3; } if((LED_1==0)&(LED_2==0)&(LED_3==0)&(LED_4==0)&(LED_5==0)&(Resources==1))//第一个重生点 { status=5; Car_Fore(30);//直行通过 SysTick_Delay_Ms(1700); Resources=2; } if((LED_1==0)&(LED_2==0)&(LED_3==0)&(LED_4==0)&(LED_5==0)&(Resources==0))//丁字路口 { status=4; Car_Fore(30);//直行一会 SysTick_Delay_Ms(400); Car_ANTICLOCKWISE(50);//左转一会 SysTick_Delay_Ms(900); Car_Fore(30);//再直行一会 SysTick_Delay_Ms(1000); Resources=1; } printf("status=%d Resources=%d\n",status,Resources); }