这段代码是一个使用PID控制算法的简单示例,它用于控制两个马达(M1和M2)以实现机器人的巡线功能。PID代表比例(Proportional)、积分(Integral)、微分(Derivative),这是一种广泛应用于控制系统的反馈控制算法。下面是对代码的详细解释:
导入模块:
import rcu
这行代码导入了
rcu
模块,这个模块可能是用来与硬件通信的库,例如控制电机和读取传感器数据。定义全局变量:
这些变量用于存储速度、偏差值、PID控制器的参数(比例系数Kp、积分系数Ki、微分系数Kd)、光电传感器的读数、积分和微分项以及转弯速度。VAR_Speed = 0 VAR_offset = 0 VAR_Kp = 0 VAR_Ki = 0 VAR_Kd = 0 VAR_light = 0 VAR_I = 0 VAR_E = 0 VAR_D = 0 VAR_turn = 0 VAR_LE = 0
定义任务函数
task1
:
这个函数包含了PID控制算法的实现。设置PID参数:
在while
循环之外,设置了速度、光电传感器的目标值、比例系数、积分系数和微分系数。VAR_Speed = 30 # 设定速度 VAR_offset = 2000 # 光电传感器目标值 VAR_Kp = 0.007 # 设定比例系数 VAR_Ki = 0.002 # 设定积分系数 VAR_Kd = 0.002 # 设定微分系数
PID控制循环:
while True:
循环是一个无限循环,它不断执行PID控制逻辑。读取传感器数据:
VAR_light = rcu.GetLightSensor(1) # 光电传感器数值
这行代码从光电传感器读取当前的数值。
计算偏差:
VAR_E = (VAR_light - VAR_offset) # 计算偏差值
偏差值(Error)是传感器读数与目标值之间的差。
积分项:
VAR_I = (VAR_I + VAR_E) # 积分:累计偏差值
积分项(Integral)是偏差值随时间的累加,用于消除稳态误差。
微分项:
VAR_D = (VAR_E - VAR_LE) # 微分:计算偏差值变化率
微分项(Derivative)是偏差值变化率,用于预测偏差的未来趋势并提供超前控制。
计算PID输出:
VAR_turn = (((VAR_Kp * VAR_E) + (VAR_Ki * VAR_I)) + (VAR_Kd * VAR_D)) # 计算转弯速度
PID输出是通过比例、积分和微分项的加权和计算得出的,用于控制机器人的转向。
设置马达速度:
rcu.SetMotor(1,(30 + VAR_turn)) # M1马达最终速度 rcu.SetMotor(2,(30 - VAR_turn)) # M2马达最终速度
根据PID输出设置两个马达的速度,使机器人向目标线靠近或远离,实现巡线功能。
更新偏差值:
VAR_LE = VAR_E # 将此时的偏差值记录为上一次偏差值
更新偏差值,为下一次循环的微分项计算做准备。
这个PID控制算法的目的是使机器人能够沿着预定的线路行驶。通过调整光电传感器的目标值(VAR_offset
),可以控制机器人在线路的哪一侧行驶。PID参数(Kp、Ki、Kd)需要根据实际情况进行调整,以达到最佳的控制效果。
import rcu
VAR_Speed = 0
VAR_offset = 0
VAR_Kp = 0
VAR_Ki = 0
VAR_Kd = 0
VAR_light = 0
VAR_I = 0
VAR_E = 0
VAR_D = 0
VAR_turn = 0
VAR_LE = 0
def task1():
global VAR_Speed,VAR_offset,VAR_Kp,VAR_Ki,VAR_Kd,VAR_light,VAR_I,VAR_E,VAR_D,VAR_turn,VAR_LE
VAR_Speed = 30 #设定速度
VAR_offset = 2000 #光电传感器目标值
VAR_Kp = 0.007 #设定比例系数
VAR_Ki = 0.002 #设定积分系数
VAR_Kd = 0.002 #设定微分系数
while True:
VAR_light = rcu.GetLightSensor(1) #光电传感器数值
VAR_E = (VAR_light - VAR_offset) #计算偏差值
VAR_I = (VAR_I + VAR_E) #积分:累计偏差值
VAR_D = (VAR_E - VAR_LE) #微分:计算偏差值变化率
VAR_turn = (((VAR_Kp * VAR_E) + (VAR_Ki * VAR_I)) + (VAR_Kd * VAR_D)) #计算转弯速度
rcu.SetMotor(1,(30 + VAR_turn)) #M1马达最终速度
rcu.SetMotor(2,(30 - VAR_turn)) #M2马达最终速度
VAR_LE = VAR_E #将此时的偏差值记录为上一次偏差值
task1()