PID tərəfindən idarə olunan top balanslaşdırıcı Stewart Platforması: 6 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

Motivasiya və ümumi konsepsiya:

Təlimdə bir fizik olaraq təbii olaraq fiziki sistemlərə cəlb olunuram və onları anlamağa çalışıram. Mürəkkəb problemləri ən əsas və əsas tərkib hissələrinə bölməklə həll etmək üçün öyrədildim, sonra problemi oradan yenidən qurdum. Mexanika və elektromaqnetizmi ilk prinsiplərdən öyrənsəm də, bəzi fiziki tətbiqlərdə hələ istifadə etməmişəm. Nəhayət, hamısını öz başına düz, tam idarə olunan bir platformada topu avtonom tarazlaşdırmaq üçün avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsindən istifadə edən bir robot yaradaraq bu fürsəti qazanacağam!

Bu üsulla; Texniki cəhətdən məlumatlı bir hacker, proqramçı və ya mühəndis üçün nəzərdə tutulmuşdur, mikro nəzarətçi platformamız olaraq bir Arduino Uno istifadə edəcəyik. Qapalı geribildirim döngəsi əvvəlcə topların dərhal mövqeyini geri qaytaran düz bir toxunma müqavimətli ekranda uzanan möhkəm bir metal rulman mövqeyini hiss etdikdə başlayır. Bu mövqe daha sonra Arduino Uno-da proqramlaşdırdığımız proporsional-integral-törəmə (PID) nəzarətçisinə verilir. Bu kodu açıq mənbə etdim və layihədə əlaqələndirdim. Nəzarətçi, topu masada hər hansı bir istifadəçinin seçdiyi mövqeyə, hətta çox narahat olduqda belə bərpa etməklə vəzifələndirilir. İstifadə edəcəyimiz struktur dəstək platforması "Stewart platforması" olaraq bilinir və altı dərəcəyə qədər sərbəstlik təmin edəcək servo mühərriklər tərəfindən idarə olunan altı müstəqil birləşdirici çubuqla dəstəklənir; X, Y və Z tərcümələri, yuvarlanma, addım atma və yaw (müvafiq olaraq X, Y və Z oxları ətrafında fırlanma). Belə yüksək səviyyəli mobil platformanın qurulması və proqramlaşdırılması öz çətinliklərini ortaya qoyur, buna görə də bu layihə üçün yalnız istifadəçi istəsə, digərlərini funksionallığın təkmilləşdirilməsi olaraq buraxaraq sərbəstlik dərəcələrini çağıracağıq. Platformanın topu statik istifadəçi tərəfindən müəyyən edilmiş mövqelərdən birinə köçürməsi ilə yanaşı, qabaqcıl proqramçılar, istifadəçinin yarı davamlı izi ilə statik, istifadəçi tərəfindən təyin edilmiş mövqeyimizi əvəz edərək proqramı təkmilləşdirməyi və bir az narahatlıq əlavə etməyi asanlaşdıracaqlar. müəyyən bir yol, məsələn, bir rəqəm səkkiz, dairəvi traektoriya, adınız cursive və ya ən çox sevdiyim birinin öz mobil cihazında kiminsə qələmi və ya barmağının canlı axını! Xoşbəxt hack!

Addım 1: Material alın

Lazım olan materiallar:

1. Bir neçə təbəqə 1/4 "və 1/8" Akrilik

2. 6 - Servo Motors (HS5485HB Servo istifadə etdik)

3. 6 - Yivli (Ayarlanabilir) Bağlayıcı Çubuqlar

4. 6 - Ayarlanabilirlik üçün çoxlu delikli CNC İşlənmiş Servo Kol

5. 12 - Heim Joint Rod Ends

6. 6 - Çubuqlar (Ayarlanabilir)

7. 1- 17”Beş Telli Rezistiv Dokunmatik Ekran Paneli USB dəsti (bilyalı rulmanın hiss mövqeyi)

Addım 2: Material hazırlayın

Akrilik kəsmənin ən yaxşı yolu lazer kamerasıdır. Birinə giriş çətin ola bilər, buna görə də akril, tanış olduğunuz, düzgün öyrədilmiş və təhlükəsiz işləyə bilən kəsmə alətlərindən istifadə etməklə asanlıqla kəsilə bilər. Məsələn, evdə bunu etsəydim, əllə işləyən mişardan istifadə edərdim. Stewart platformasının ümumi forması, qurduğum modelə tam uyğun gəlməməlidir. Ancaq bir neçə sadələşdirmə fürsətini qeyd etmək istəyirəm. Birincisi, standart iki deyil, üç əsasdan istifadə edərək, meydançanın və sərbəstlik dərəcələrinin xəritəsini çəkmək daha asandır. bu, birləşdirən çubuqların həqiqi platformaya bağlanmasını bərabər tərəfli üçbucağa çevirməklə edilir. Bu, sərbəstlik dərəcələrini (DOF) sıfırdan tapmağın bütün komplikasiyalarına laqeyd yanaşmağa imkan verir, bunun əvəzinə üçbucağın yuxarıya doğru gedən küncünün xəritəsi olan 3 xətti olmayan müstəqil "əsas" dan istifadə edirik. Bu əsasda koordinatları yazmaq sizin və ya mənim üçün çətin olardı, ancaq bu əsasların qarşılıqlı asılılığı kodla asanlıqla idarə olunur. Bu sadələşdirilmiş fərziyyə, həndəsənin bütün incəliklərinə laqeyd yanaşmağın açarıdır. Ətraflı məlumat üçün MS Paint qrafik və lövhə şəklinə baxın.

Parçalar kəsildikdən sonra, bağlama çubuqlarınızın və top oynaqlarınızın bağlandığı bütün delikləri qazmalısınız. Çuxurun ölçüsünü istifadə etdiyiniz uyğun aparata uyğunlaşdırmaq üçün diqqətli olun. Seçdiyiniz bağlayıcıların işləməsi üçün bu çox vacibdir. Çuxur ölçüləri, bərkidiciniz üçün hansı ölçü kranına ehtiyacınız olduğuna bağlıdır. Bunu etmək üçün, xüsusi kran ölçüsü, meydança və iplik növü (gözəl vs kurs) üçün onlayn bir istinad tapın. Akril üçün kurs mövzularını tövsiyə edirəm, amma incə iplik istifadə etməlisinizsə, nəticə verməlidir, çünki onsuz da istifadə etdiyimiz şeydir. İndi montaja keçməyin vaxtıdır.

Addım 3: Materialları yığın

Materialları spesifikasiyalara diqqətlə yığın. Vidaları çıxarmamaq üçün xüsusilə diqqətli olun. Bunu etdikdən sonra ya daha böyük çuxurların ölçüsünü düzəldərək, qazaraq və ya vuraraq aparatı dəyişdirməlisiniz, ya da tamamilə yeni bir akril parçasını kəsməlisiniz. Diqqətli toxunma ekranı ilə diqqətli olun. Kövrəkdir !!! Bütün bunlardan sonra nazik bir şüşə təbəqədir. Diqqət edin, özümüz qəza keçirdik.

Addım 4: Proqramlaşdırma

Proqramlaşdırma bir az vaxt ala bilər. Proqramlaşdırma bacarıqlarınızın həqiqətən bəhrəsini verə biləcəyi yer budur. Kodu sıfırdan yaza bilməyinizə ehtiyac yoxdur, amma dəyişdirmək üçün yaxşı şərh edilmiş və mütəşəkkil bir mənbə kodu tapa bilsəniz, bu, həyatı çox asanlaşdırır. Mənbə kodumuzun bağlantısı budur: https://github.com/a6guerre/Ball-balanced-on-Stew…, özünüzə kömək edin! Əlbəttə ki, optimallaşdırılmamışdır, amma işi tamamladıq! Nəzarət xəritəsi üçün ortoganal olmayan, xətti olmayan üç ayrı əsasdan istifadə etdiyimizi unutmayın. Sadəcə olaraq hər şeyi x, y hərfləri ilə oxuyuruq və A, B və C -yə uyğunlaşdırırıq. Bu cavab daha sonra sistemin nə qədər çox və ya daha çox cavab verməsini istədiyimizi tənzimləmək üçün bütün dünyada tənzimlənir.

Addım 5: Test

Burada azadlıq dərəcələrini sınayırıq. Üç əsasımızın necə ödədiyinə diqqət yetirin! Məsələn, DOF rulonunu əldə etmək üçün, soldan bir vahidi aşağı, sağdan bir vahidi yuxarı, əksinə digər istiqamət üçün aşağı enirik. Dokunmatik ekranınızdakı səs -küyü süzmək üçün kifayət qədər yaxşı bir iş görməyiniz də vacibdir. Bu, PID -ə daxil olmaq üçün yaxşı məlumatların olması üçün çox vacibdir.

Addım 6: İncə Ayarlayın və Zövq alın

Test mərhələsi həqiqətən səhvləri aradan qaldırmaq idi. Burada, idarəetmə sisteminin incə tənzimlənməsinə diqqət yetiririk. bu əvvəlcədən qurulmuş bir alqoritmlə ən yaxşı şəkildə edilir. Ən çox sevdiyim məsələ, kritik bir söndürmə problemi kimi yanaşmaqdır, Ahem! Mən fizikəm! Beləliklə, söndürmə müddətini söndürün! Yəni bir sürükleyici termin kimi çıxış edən törəmə termin. İndi top vəhşicəsinə salınacaq! Ancaq məqsəd, salınımların bacardığınız qədər harmonikə yaxınlaşmasını, böyüməməsini və çürüməməsini təmin etməkdir. Bunu etdikdən sonra, törəmə termini yandırın və mümkün qədər tez tarazlığa qayıdana qədər tənzimləyin. Bu, kritik nəmləndirmə əldə edildikdə baş verir. Ancaq bu işləmirsə, PID idarə olunan sistemlər üçün bir çox başqa yaxşı sübut edilmiş tənzimləmə sxemləri var. Bunu Vikipediyada, PID nəzarətçisi altında tapdım. Layihəmə baxdığınız üçün çox sağ olun və hər hansı bir sualınızla əlaqə saxlayın, suallarınızı cavablandırmaqdan məmnunam. Xüsusi qeyd: Bu layihəni əvvəldən axıra qədər Miracle Max Guerrro və özümün dörd həftədən az bir müddətdə, o cümlədən birincimizdən sonra gömrükdə ilişib qalmış yeni bir ekranı gözləmək də daxil olmaqla dörd həftə ərzində etdiyini qeyd etmək istəyirəm. qırdı. Zəhmət olmasa, mükəmməl performansdan uzaq olduğunu bəhanə edin. Xoşbəxt hack!