/******************** (C) COPYRIGHT 2023 GeekRebot ***************************** * File Name : car.c * Current Version : V1.0 & ST 3.5.0 * Author : zhanli 719901725@qq.com * Date of Issued : 2023.04.06 zhanli: Create * Comments : GeekRebot 动力调整控制 ********************************************************************************/ #include "car.h" #include "pid.h" #include "motor.h" #include "bluetooth.h" int Encoder_Left, Encoder_Right; // 编码器脉冲数 int Moto_Left, Moto_Right; int para_L, para_R; // 增量 // 这个设置很重要 int SetPoint = 70; // 设置目标值单位RPM，如果转换成线速度 = setopint*轮子周长 = setpoint*3.14*0.065(轮子直径65mm) 单位就是m/min 一定要搞清楚车轮转速和线速的关系 // 使用减速比是1：120的减速箱。根据实际电机的减速比的配置修改以下参数 // 6240=13*4*120：霍尔编码器13线，STM32编码器模式 4倍频，减速箱1：120 // 2496=13*4*48：霍尔编码器13线，STM32编码器模式 4倍频，减速箱1：48 #define SetPointL SetPoint * 2496 / 600 // 换算成编码器脉冲数，因为最终pid控制的是编码器的脉冲数量 #define SetPointR SetPoint * 2496 / 600 // 换算成编码器脉冲数，因为最终pid控制的是编码器的脉冲数量 // 各种变量 u32 temp1, temp2; float temp3, temp4; char set_speed[5]; // 车速显示小数 char speed[5]; // 车速显示小数 // Time1定时器1中断服务函数 // 100ms定时 float Angle_Balance, Gyro_Balance; u8 Flag_Stop = 1; static u8 Flag_Target; // 控制函数相关变量，提供10ms基准 int Balance_Pwm, Velocity_Pwm; // 平衡环PWM变量，速度环PWM变量 int Motor_Left, Motor_Right; // 电机PWM变量 应是Motor的 向Moto致敬 void TIM6_IRQHandler(void) { // 到达定时器周期 if (TIM_GetFlagStatus(TIM6, TIM_IT_Update) != RESET) { TIM_ClearITPendingBit(TIM6, TIM_FLAG_Update); // 清中断 LED_Flash(5); // 500ms闪烁一次 // wheel写法 Encoder_Left = -(Read_Encoder(2) - 30000); // 读取左轮编码器的值，前进为正，后退为负 Encoder_Right = -(Read_Encoder(4) - 30000); // 读取右轮编码器的值，前进为正，后退为负 Get_Angle(); // 更新姿态, 5ms读取一次 // PB_USART_printf(USART2, (u8 *)"Ctl::Pitch = %d\r\n", (int)Pitch); // PB_USART_printf(USART2, (u8 *)"Encoder Left = %d Right = %d\r\n", (int)Encoder_Left, (int)Encoder_Right); // // 通过Flag_Target调整控制小车的频率 // if(Flag_Target==1) // return; // 平衡PID控制 Gyro_Balance平衡角速度极性：前倾为正，后倾为负 Balance_Pwm = Balance(Angle_Balance, Gyro_Balance); // 速度环PID控制 记住，速度反馈是正反馈，就是小车快的时候要慢下来就需要再跑快一点 //Velocity_Pwm = Velocity(Encoder_Left,Encoder_Right); // 如果角度检测到异常, 或者其他需要停止的状态 if (Turn_Off(Angle_Balance)) { // 停止电机 Car_Stop(); PB_USART_printf(USART2, (u8 *)"Stop\n"); return; } Motor_Left = Balance_Pwm + Velocity_Pwm; // 计算左轮电机最终PWM Motor_Right = Balance_Pwm + Velocity_Pwm; // 计算右轮电机最终PWM // PWM限幅 Motor_Left = MotorPwmLimit(Motor_Left, 5500, -5500); Motor_Right = MotorPwmLimit(Motor_Right, 5500, -5500); // 设置电机的速度 Motor_SetPwm(Motor_Left, Motor_Right); // 赋值给PWM寄存器 } } /**---------------------------------------------------------------------- * Function : Balance * Description : 直立PD控制 * Input : Angle:角度, Gyro:角速度 * Author : zhanli&719901725@qq.com * Date : 2023/05/20 zhanli *---------------------------------------------------------------------**/ int Balance(float Angle, float Gyro) { // 直立环PD参数 float Balance_Kp = 360, Balance_Kd = 0.2; float Angle_bias, Gyro_bias; int balance; // 求出平衡的角度中值 和机械相关 Angle_bias = Middle_angle - Angle; Gyro_bias = 0 - Gyro; // 计算平衡控制的电机PWM PD控制 kp是P系数 kd是D系数 balance = -Balance_Kp * Angle_bias - Gyro_bias * Balance_Kd; return balance; } /************************************************************************** Function: Speed PI control Input : encoder_left：Left wheel encoder reading；encoder_right：Right wheel encoder reading Output : Speed control PWM 函数功能：速度控制PWM 入口参数：encoder_left：左轮编码器读数；encoder_right：右轮编码器读数 返回 值：速度控制PWM **************************************************************************/ int Velocity(int encoder_left, int encoder_right) { float Velocity_Kp = 160, Velocity_Ki = 0.8; // 速度环PI参数 static float velocity, Encoder_Least, Encoder_bias; static float Encoder_Integral; // 速度PI控制器 // 获取最新速度偏差-测量速度（左右编码器之和）- 目标速度（此处为零） Encoder_Least = 0 - (encoder_left + encoder_right); // 一阶低通滤波器 Encoder_bias *= 0.8; Encoder_bias += Encoder_Least * 0.2; // 相当于上次偏差的0.8 + 本次偏差的0.2，减缓速度差值，减少对直立的干扰 // 积分出位移 积分时间：10ms Encoder_Integral += Encoder_bias; // 积分限幅 if (Encoder_Integral > 10000) Encoder_Integral = 10000; if (Encoder_Integral < -10000) Encoder_Integral = -10000; // 速度控制 velocity = -Encoder_bias * Velocity_Kp - Encoder_Integral * Velocity_Ki; if (Turn_Off(Angle_Balance) == 1 || Flag_Stop == 1) Encoder_Integral = 0; // 电机关闭后清除积分 return velocity; } /************************************************************************** Function: Assign to PWM register Input : motor_left：Left wheel PWM；motor_right：Right wheel PWM Output : none 函数功能：赋值给PWM寄存器 入口参数：左轮PWM、右轮PWM 返回 值：无 **************************************************************************/ void Motor_SetPwm(int motor_left, int motor_right) { if (motor_left > 0) { Motor_CtlLeft(GO); } else { Motor_CtlLeft(BACK); } TIM3->CCR3 = myabs(motor_left); if (motor_right > 0) { Motor_CtlRight(GO); } else { Motor_CtlRight(BACK); } TIM3->CCR4 = myabs(motor_right); } /************************************************************************** Function: PWM limiting range Input : IN：Input max：Maximum value min：Minimum value Output : Output 函数功能：限制PWM赋值 入口参数：IN：输入参数 max：限幅最大值 min：限幅最小值 返回 值：限幅后的值 **************************************************************************/ int MotorPwmLimit(int IN, int max, int min) { int OUT = IN; if (OUT > max) OUT = max; if (OUT < min) OUT = min; return OUT; } /************************************************************************** Function: Press the key to modify the car running state Input : none Output : none 函数功能：按键修改小车运行状态 入口参数：无 返回 值：无 **************************************************************************/ void Key(void) { u8 tmp; // tmp=click(); if (tmp == 1) Flag_Stop = !Flag_Stop; // 单击控制小车的启停 } /************************************************************************** Function: If abnormal, turn off the motor Input : angle：Car inclination；voltage：Voltage Output : 1：abnormal；0：normal 函数功能：异常关闭电机 入口参数：angle：小车倾角 返回 值：1：异常 0：正常 **************************************************************************/ u8 Turn_Off(float angle) { u8 temp; if (angle < -40 || angle > 40) // 倾角大于40度关闭电机 { // Flag_Stop置1关闭电机 temp = 1; } else temp = 0; return temp; } /************************************************************************** Function: Get angle Input : way：The algorithm of getting angle 1：DMP 2：kalman 3：Complementary filtering Output : none 函数功能：获取角度 入口参数：无 返回 值：无 **************************************************************************/ void Get_Angle(void) { Read_DMP(); // 读取加速度、角速度、倾角 Angle_Balance = Pitch; // 更新平衡倾角,前倾为正，后倾为负 Gyro_Balance = gyro[0]; // 更新平衡角速度,前倾为正，后倾为负 } /************************************************************************** Function: Absolute value function Input : a：Number to be converted Output : unsigned int 函数功能：绝对值函数 入口参数：a：需要计算绝对值的数 返回 值：无符号整型 **************************************************************************/ int myabs(int a) { int temp; if (a < 0) { temp = -a; } else { temp = a; } return temp; }