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/******************** (C) COPYRIGHT 2024 GeekRebot *****************************
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* File Name : control.c
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* Current Version : V1.0 & ST 3.5.0
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* Author : zhanli 719901725@qq.com
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* Date of Issued : 2024.01.06 zhanli: Create
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* Comments : 平衡车控制代码
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#include "control.h"
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* Function : EXTI15_10_IRQHandler
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* Description : 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
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严格保证采样和数据处理的时间同步
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* Author : zhanli&719901725@qq.com
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* Date : 2023/05/20 zhanli
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int EXTI15_10_IRQHandler(void)
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{
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static u8 Flag_Target; // 控制函数相关变量，提供10ms基准
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int Balance_Pwm, Velocity_Pwm; // 平衡环PWM变量，速度环PWM变量
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int Motor_Left, Motor_Right; // 电机PWM变量 应是Motor的 向Moto致敬
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if (INT == 0)
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{
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EXTI->PR = 1 << 12; // 清除中断标志位
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Flag_Target = !Flag_Target;
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IMU_GetAngle(); // 更新姿态 5ms读取一次
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Encoder_Left = -Read_Encoder(2); // 读取左轮编码器的值，前进为正，后退为负
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Encoder_Right = -Read_Encoder(4); // 读取右轮编码器的值，前进为正，后退为负
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// 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
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if (Flag_Target == 1) // 实际上10ms控制一次
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return 0;
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// 扫描按键状态 单击可启停电机
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Key();
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// 平衡PID控制,Gyro_Balance平衡角速度极性：前倾为正，后倾为负
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Balance_Pwm = Balance(Angle_Balance, Gyro_Balance);
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// 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
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Velocity_Pwm = Velocity(Encoder_Left, Encoder_Right);
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Motor_Left = Balance_Pwm + Velocity_Pwm; // 计算左轮电机最终PWM
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Motor_Right = Balance_Pwm + Velocity_Pwm; // 计算右轮电机最终PWM
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Motor_Left = Motor_PWMLimit(Motor_Left, 6900, -6900);
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Motor_Right = Motor_PWMLimit(Motor_Right, 6900, -6900); // PWM限幅
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if (Turn_Off(Angle_Balance) == 0) // 如果不存在异常
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Motor_PWMSet(Motor_Left, Motor_Right); // 赋值给PWM寄存器
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}
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return 0;
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}
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* Function : Balance
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* Description : 直立PD控制
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* Input : Angle:角度, Gyro:角速度
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* Author : zhanli&719901725@qq.com
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* Date : 2023/05/20 zhanli
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int Balance(float Angle, float Gyro)
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{
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// 直立环PD参数
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float Balance_Kp = 225, Balance_Kd = 1.08;
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float Angle_bias, Gyro_bias;
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int balance;
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// 求出平衡的角度中值 和机械相关
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Angle_bias = Middle_angle - Angle;
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Gyro_bias = 0 - Gyro;
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// 计算平衡控制的电机PWM PD控制 kp是P系数 kd是D系数
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balance = -Balance_Kp * Angle_bias - Gyro_bias * Balance_Kd;
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return balance;
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}
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Function: Speed PI control
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Input : encoder_left：Left wheel encoder reading；encoder_right：Right wheel encoder reading
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Output : Speed control PWM
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函数功能：速度控制PWM
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入口参数：encoder_left：左轮编码器读数；encoder_right：右轮编码器读数
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返回 值：速度控制PWM
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int Velocity(int encoder_left, int encoder_right)
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{
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float Velocity_Kp = 160, Velocity_Ki = 0.8; // 速度环PI参数
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static float velocity, Encoder_Least, Encoder_bias;
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static float Encoder_Integral;
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// 速度PI控制器
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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）
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Encoder_bias *= 0.8; // 一阶低通滤波器
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Encoder_bias += Encoder_Least * 0.2; // 一阶低通滤波器
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// 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
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Encoder_Integral += Encoder_bias; // 积分出位移 积分时间：10ms
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if (Encoder_Integral > 10000)
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Encoder_Integral = 10000; // 积分限幅
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if (Encoder_Integral < -10000)
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Encoder_Integral = -10000; // 积分限幅
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// 速度控制
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velocity = -Encoder_bias * Velocity_Kp - Encoder_Integral * Velocity_Ki;
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// 电机关闭后清除积分
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if (Turn_Off(Angle_Balance) == 1 || Flag_Stop == 1)
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Encoder_Integral = 0;
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return velocity;
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}
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/**************************************************************************
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Function: Assign to PWM register
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Input : motor_left：Left wheel PWM；motor_right：Right wheel PWM
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Output : none
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函数功能：赋值给PWM寄存器
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入口参数：左轮PWM、右轮PWM
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返回 值：无
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void Motor_PWMSet(int motor_left, int motor_right)
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{
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if (motor_left > 0)
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BIN1 = 1, BIN2 = 0; // 前进
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||
else
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BIN1 = 0, BIN2 = 1; // 后退
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PWMB = myabs(motor_left);
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||
if (motor_right > 0)
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||
AIN2 = 1, AIN1 = 0; // 前进
|
||
else
|
||
AIN2 = 0, AIN1 = 1; // 后退
|
||
PWMA = myabs(motor_right);
|
||
}
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||
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||
/**************************************************************************
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||
Function: PWM limiting range
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Input : IN：Input max：Maximum value min：Minimum value
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Output : Output
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函数功能：限制PWM赋值
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入口参数：IN：输入参数 max：限幅最大值 min：限幅最小值
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返回 值：限幅后的值
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**************************************************************************/
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int Motor_PWMLimit(int IN, int max, int min)
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{
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int OUT = IN;
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if (OUT > max){
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OUT = max;
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}
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||
if (OUT < min){
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||
OUT = min;
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}
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return OUT;
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||
}
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/**************************************************************************
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Function: Press the key to modify the car running state
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Input : none
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||
Output : none
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函数功能：按键修改小车运行状态
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入口参数：无
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返回 值：无
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**************************************************************************/
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void Key(void)
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{
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u8 tmp;
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tmp = click();
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if (tmp == 1){
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Flag_Stop = !Flag_Stop; // 单击控制小车的启停
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}
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||
}
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||
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/**************************************************************************
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Function: If abnormal, turn off the motor
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Input : angle：Car inclination；voltage：Voltage
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Output : 1：abnormal；0：normal
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函数功能：异常关闭电机
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入口参数：angle：小车倾角
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返回 值：1：异常 0：正常
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**************************************************************************/
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u8 Turn_Off(float angle)
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{
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u8 temp;
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if (angle < -40 || angle > 40 || 1 == Flag_Stop) // 倾角大于40度关闭电机
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{ // Flag_Stop置1关闭电机
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temp = 1;
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AIN1 = 0;
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AIN2 = 0;
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BIN1 = 0;
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BIN2 = 0;
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}
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||
else
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||
temp = 0;
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return temp;
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||
}
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/**************************************************************************
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Function: Get angle
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Input : way：The algorithm of getting angle 1：DMP 2：kalman 3：Complementary filtering
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Output : none
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函数功能：获取角度
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入口参数：无
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返回 值：无
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**************************************************************************/
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void IMU_GetAngle(void)
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{
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Read_DMP(); // 读取加速度、角速度、倾角
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Angle_Balance = Pitch; // 更新平衡倾角,前倾为正，后倾为负
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Gyro_Balance = gyro[0]; // 更新平衡角速度,前倾为正，后倾为负
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||
}
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||
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||
/**************************************************************************
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||
Function: Absolute value function
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Input : a：Number to be converted
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Output : unsigned int
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函数功能：绝对值函数
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入口参数：a：需要计算绝对值的数
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返回 值：无符号整型
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**************************************************************************/
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int myabs(int a)
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{
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int temp;
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if (a < 0)
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temp = -a;
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else
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temp = a;
|
||
return temp;
|
||
}
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