/******************** (C) COPYRIGHT 2024 GeekRebot ***************************** * File Name : control.c * Current Version : V1.0 & ST 3.5.0 * Author : zhanli 719901725@qq.com * Date of Issued : 2024.01.06 zhanli: Create * Comments : 平衡车控制代码 ********************************************************************************/ #include "control.h" float Angle_Balance,Gyro_Balance; u8 Flag_Stop=1; /************************************************************************** Function: Control function Input : none Output : none 函数功能：所有的控制代码都在这里面 5ms定时中断由MPU6050的INT引脚触发 严格保证采样和数据处理的时间同步 入口参数：无 返回 值：无 **************************************************************************/ int EXTI15_10_IRQHandler(void) { 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 // if(INT==0) { EXTI->PR=1<<12; // 清除中断标志位 Flag_Target=!Flag_Target; Get_Angle(); // 更新姿态 5ms读取一次 // Encoder_Left = -Read_Encoder(2); // 读取左轮编码器的值，前进为正，后退为负 // Encoder_Right = -Read_Encoder(4); // 读取右轮编码器的值，前进为正，后退为负 // 左轮A相接TIM2_CH1,右轮A相接TIM4_CH2,故这里两个编码器的极性相同 if(Flag_Target==1) // 实际上10ms控制一次 return 0; // 扫描按键状态 单击可启停电机 // Key(); Balance_Pwm = Balance(Angle_Balance,Gyro_Balance); //平衡PID控制 Gyro_Balance平衡角速度极性：前倾为正，后倾为负 Velocity_Pwm = Velocity(Encoder_Left,Encoder_Right);//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 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 = PWM_Limit(Motor_Left,6900,-6900); Motor_Right = PWM_Limit(Motor_Right,6900,-6900); if(Turn_Off(Angle_Balance)==0) //如果不存在异常 Set_Pwm(Motor_Left,Motor_Right); //赋值给PWM寄存器 } return 0; } /************************************************************************** Function: Vertical PD control Input : Angle:angle；Gyro：angular velocity Output : none 函数功能：直立PD控制 入口参数：Angle:角度；Gyro：角速度 返回 值：无 **************************************************************************/ int Balance(float Angle,float Gyro) { float Balance_Kp = 225,Balance_Kd = 1.08;// 直立环PD参数 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=======================// Encoder_Least =0-(encoder_left+encoder_right); //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_bias *= 0.8; //一阶低通滤波器 Encoder_bias += Encoder_Least*0.2; //一阶低通滤波器 //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 Encoder_Integral +=Encoder_bias; //积分出位移 积分时间：10ms if(Encoder_Integral>10000) Encoder_Integral=10000; //积分限幅 if(Encoder_Integral<-10000) Encoder_Integral=-10000; //积分限幅 velocity=-Encoder_bias*Velocity_Kp-Encoder_Integral*Velocity_Ki; //速度控制 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 Set_Pwm(int motor_left,int motor_right) { // if(motor_left>0) BIN1=1, BIN2=0; //前进 // else BIN1=0, BIN2=1; //后退 // PWMB=myabs(motor_left); // if(motor_right>0) AIN2=1, AIN1=0; //前进 // else AIN2=0, AIN1=1; //后退 // PWMA=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 PWM_Limit(int IN,int max,int min) { int OUT = IN; if(OUT>max) OUT = max; if(OUT40||1==Flag_Stop)//倾角大于40度关闭电机 { //Flag_Stop置1关闭电机 temp=1; // AIN1=0; // AIN2=0; // BIN1=0; // BIN2=0; } 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; }