![](/media/cache/group/default_image.jpg.50x50_q85.jpg)
ニュージェネの28日午前時点のベストチューニング。1走目900[mm/sec]、2走目850[mm/sec],3走目1000[mm/sec]で走行可能。バッテリは満充電8.4[V]で確認。
Dependencies: mbed AQM0802 CRotaryEncoder TB6612FNG
main.cpp
- Committer:
- GGU
- Date:
- 2019-11-22
- Revision:
- 22:b40f7d0c0f12
- Parent:
- 21:97cc65e61580
- Child:
- 23:def04f2e894f
File content as of revision 22:b40f7d0c0f12:
////ライントレースサンプル #include "mbed.h" #include "CRotaryEncoder.h" #include "TB6612.h" #include "AQM0802.h" //☆★☆★各種パラメータ調整箇所☆★☆★☆★ #define DEFAULT_SPEED 450 //1走目の基本速度[mm/sec] #define DEFAULT_SPEED1 700 #define DEFAULT_SPEED2 950 #define DEFAULT_SPEED3 800 #define STOP_DISTANCE 200000 //停止距離200000[um]⇒20[cm] #define TURN_POWER 0.6 //コースアウト時の旋回力 #define PULSE_TO_UM 28 //エンコーダ1パルス当たりのタイヤ移動距離[um] #define INTERRUPT_TIME 3000 //割りこみ周期[us] #define DEFAULT_GRAY 0.2f //フォトリフレクタデジタル入力の閾値 //シリアル通信でSensor_Digital値を確認し調整する。 #define MARKER_WIDTH 10000 //マーカ幅[um](ビニルテープ幅19000[um]以内) //コースの傷によってマーカ誤検知する場合は値を大きくする。 #define CROSS_JUDGE 4 //ラインセンサいくつ以上白線検知で交差点認識するか設定。 //モータ速度のゲイン関連(むやみに調整しない) #define M_KP 0.002f //P(比例)制御成分 #define M_KD 0.001f //D(微分)制御成分 //フォトリフレクタのゲイン(外側に行くにつれ値を何倍させたいか調整する。) #define S_K1 1.0f //float演算させる値には必ずfを付ける #define S_K2 2.4f //2倍 #define S_K3 4.7f //4倍 //ラインセンサ各種制御成分 #define S_KP 1.0f //ラインセンサ比例成分。大きいほど曲がりやすい #define S_KD 0.5f //ラインセンサ微分成分。大きいほど急なラインずれに強くなる。 //////////☆★☆★☆★☆★☆★////////////// //スイッチ状態の定義 #define PUSH 0 //スイッチ押したときの状態 #define PULL 1 //スイッチ離したときの状態 //機体状態の定義 #define STOP 0x80 //機体停止状態 #define RUN_START 0x40 //スタートマーカ通過 #define RUN_COURSE_LOUT 0x20 //左コースアウト状態 #define RUN_COURSE_CENTER 0x18 //ライン中央走行状態 #define RUN_COURSE_ROUT 0x04 //右コースアウト状態 #define SECOND_RUN 0x02 //機体停止状態 #define TUARD_RUN 0x01 //機体設定モード //デジタル入力オブジェクト定義 DigitalIn push_sw(D13); /////アナログ入力オブジェクト定義////////// AnalogIn s1(D3); AnalogIn s2(A6); AnalogIn s3(A5); AnalogIn s4(A4); AnalogIn s5(A3); AnalogIn s6(A2); AnalogIn s7(A1); AnalogIn s8(A0); /* AnalogIn s1(A1); AnalogIn s2(D3); AnalogIn s3(A6); AnalogIn s4(A5); AnalogIn s5(A4); AnalogIn s6(A3); AnalogIn s7(A2); AnalogIn s8(A0); */ /////////////////////////////////////// Serial PC(USBTX,USBRX); CRotaryEncoder encoder_a(D1,D0); //モータAのエンコーダ CRotaryEncoder encoder_b(D11,D12); //モータBのエンコーダ Ticker timer; //タイマ割込み用 TB6612 motor_a(D2,D7,D6); //モータA制御用(pwma,ain1,ain2) TB6612 motor_b(D10,D8,D9); //モータB制御用(pwmb,bin1,bin2) AQM0802 lcd(I2C_SDA,I2C_SCL); //液晶制御用 //使用変数の定義 int Sw_Ptn; int Old_Sw_Ptn; int Sw=0; int Coner_c=0; //カウントを格納 char Coner_str[3]; double S1_Data,S2_Data,S3_Data,S4_Data,S5_Data,S6_Data,S7_Data,S8_Data; double All_Sensor_Data; //ラインセンサ総データ量 double Sensor_Diff[2]={0,0}; //ラインセンサ偏差 double Sensor_P =0.0f; //ラインセンサP(比例成分)制御量 double Sensor_D =0.0f; //ラインセンサD(微分成分)制御量 double Sensor_PD=0.0f; //ラインセンサP,D成分の合計 char Gray_Str[5]; //LCD閾値表示用文字列 float Gray=DEFAULT_GRAY; long int Enc_Count_A=0,Enc_Count_B=0; //エンコーダパルス数を格納 long int Enc_A_Rotate=0,Enc_B_Rotate=0; long int Stop_Distance=STOP_DISTANCE; long int memory_A=0; //移動距離格納 long int memory_B=0; char MemoryA_Str[5]; //LCD閾値表示用文字列 char MemoryB_Str[5]; long int Distance_A=0,Distance_B=0; //タイヤ移動距離を格納[mm] long int Distance_memory_A=0, Distance_memory_B=0; long int Marker_Run_Distance=0; long int Speed_A=0, Speed_B=0; //現在速度 long int Low_Speed=DEFAULT_SPEED; long int Medium_Speed=DEFAULT_SPEED1; long int High_Speed=DEFAULT_SPEED2; long int High1_Speed=DEFAULT_SPEED3; char Speed_Str[5]; //LCD速度表示用文字列 long int Target_Speed_A=0,Target_Speed_B=0; //目標速度 long int Motor_A_Diff[2]={0,0}; //過去の速度偏差と現在の速度偏差を格納 long int Motor_B_Diff[2]={0,0}; // float Motor_A_P,Motor_B_P; //モータ速度制御P成分 float Motor_A_D,Motor_B_D; //モータ速度制御D成分 float Motor_A_PD,Motor_B_PD; //モータ速度制御PD合成 float Motor_A_Pwm,Motor_B_Pwm; //モータへの出力 unsigned char Sensor_Digital =0x00; unsigned char Old_Sensor_Digital=0x00; int Sensor_Cnt=0; unsigned char Machine_Status =STOP; //機体状態 unsigned char Old_Machine_Status=0x00; //過去の機体状態 int Marker_Pass_Flag = 0; int Old_Marker_Pass_Flag=0; int Corner_Flag=0; int SG_Flag=0; int SG_Cnt=0; int Cross_Flag=0; long int Imaginary_Speed=0; int Row=0; //行変数 float course_data[100][3]; //記憶走行用配列 float curvature=0; void sensor_analog_read(){ S1_Data=s1.read(); S2_Data=s2.read(); S3_Data=s3.read(); S4_Data=s4.read(); S5_Data=s5.read(); S6_Data=s6.read(); S7_Data=s7.read(); S8_Data=s8.read(); } void sensor_digital_read(){//8つのフォトリフレクタの入力を8ビットのデジタルパターンに変換 Sensor_Cnt=0; Old_Sensor_Digital=Sensor_Digital; if(S1_Data>Gray){ Sensor_Digital |= 0x80; //7ビット目のみセット (1にする。) }else Sensor_Digital &= 0x7F; //7ビット目のみマスク(0にする。) if(S2_Data>Gray){ Sensor_Digital |= 0x40; //6ビット目のみセット (1にする。) Sensor_Cnt++; }else Sensor_Digital &= 0xBF; //6ビット目のみマスク(0にする。) if(S3_Data>Gray){ Sensor_Digital |= 0x20; //5ビット目のみセット (1にする。) Sensor_Cnt++; }else Sensor_Digital &= 0xDF; //5ビット目のみマスク(0にする。) if(S4_Data>Gray){ Sensor_Digital |= 0x10; //4ビット目のみセット (1にする。) Sensor_Cnt++; }else Sensor_Digital &= 0xEF; //4ビット目のみマスク(0にする。) if(S5_Data>Gray){ Sensor_Digital |= 0x08; //3ビット目のみセット (1にする。) Sensor_Cnt++; }else Sensor_Digital &= 0xF7; //3ビット目のみマスク(0にする。) if(S6_Data>Gray){ Sensor_Digital |= 0x04; //2ビット目のみセット (1にする。) Sensor_Cnt++; }else Sensor_Digital &= 0xFB; //2ビット目のみマスク(0にする。) if(S7_Data>Gray){ Sensor_Digital |= 0x02; //1ビット目のみセット (1にする。) Sensor_Cnt++; }else Sensor_Digital &= 0xFD; //1ビット目のみマスク(0にする。) if(S8_Data>Gray){ Sensor_Digital |= 0x01; //0ビット目のみセット (1にする。) }else Sensor_Digital &= 0xFE; //0ビット目のみマスク(0にする。) } void Machine_Status_Set(){ Old_Machine_Status=Machine_Status; //機体がライン中央に位置するとき if(Sensor_Digital&RUN_COURSE_CENTER )Machine_Status|=RUN_COURSE_CENTER; else Machine_Status &= 0xE7;//ライン中央情報のマスク if((Sensor_Digital==0x00)&&(Old_Sensor_Digital==0x40)){//左センサコースアウト時 Machine_Status|=RUN_COURSE_LOUT;//左コースアウト状態のビットをセット }else if((Machine_Status&RUN_COURSE_LOUT)&&(Sensor_Digital&RUN_COURSE_CENTER)){ //左コースアウト状態かつ機体がライン中央に復帰したとき Machine_Status &= 0xDF;//左コースアウト情報のみマスク } if((Sensor_Digital==0x00)&&(Old_Sensor_Digital==0x02)){//右センサコースアウト時 Machine_Status|=RUN_COURSE_ROUT;//右コースアウト状態のビットをセット }else if((Machine_Status&RUN_COURSE_ROUT)&&(Sensor_Digital&RUN_COURSE_CENTER)){ //右コースアウト状態かつ機体がライン中央に復帰したとき Machine_Status &= 0xFB;//右コースアウト情報のみマスク } } void coner_curvature(){ if(Sw==0){ Enc_Count_A=encoder_a.Get(); //エンコーダパルス数を取得 Enc_Count_B=-encoder_b.Get(); Distance_memory_A=(Enc_Count_A*PULSE_TO_UM); Distance_memory_B=(Enc_Count_B*PULSE_TO_UM); course_data[Row][0]=(float)Distance_memory_A; course_data[Row][1]=(float)Distance_memory_B; //キョクリツ演算 if((Distance_memory_A>(Distance_memory_B*1.8)) || (Distance_memory_A<(Distance_memory_B*0.2))){//左が右より80%以上早いか20%以上遅いとき Imaginary_Speed=Low_Speed; }else if((Distance_memory_A>(Distance_memory_B*1.5)) || (Distance_memory_A<(Distance_memory_B*0.5))){//左が右より50%以上早いか50%以上遅いとき Imaginary_Speed=Medium_Speed; }else if((Distance_memory_A>(Distance_memory_B*1.2)) || (Distance_memory_A<(Distance_memory_A*0.8))){//左が右より20%以上早いか20%以上遅いとき⇒直線 Imaginary_Speed=High_Speed; } else{ Imaginary_Speed=High_Speed; } course_data[Row][2]=Imaginary_Speed; //仮想の演算速度ヲ格納 PC.printf("left:%.2f\t",course_data[Row][0]); PC.printf("right:%.2f\t",course_data[Row][1]); PC.printf("speed:%.2f\n\r",course_data[Row][2]); } else if(Sw==1){ Target_Speed_A=course_data[Row][2];//記憶走行で演算した仮想速度を使う Target_Speed_B=course_data[Row][2]; PC.printf("left:%.2f\t",course_data[Row][0]); PC.printf("right:%.2f\t",course_data[Row][1]); PC.printf("speed:%.2f\n\r",course_data[Row][2]); } else{ Distance_memory_A=(Enc_Count_A*PULSE_TO_UM); Distance_memory_B=(Enc_Count_B*PULSE_TO_UM); } /* if((motor_a>(motor_b*1.8)) || (motor_a<(motor_b*0.2))){//左が右より80%以上早いか20%以上遅いとき Imaginary_Speed=Low_Speed; Target_Speed_A=Imaginary_Speed; Target_Speed_B=Imaginary_Speed; }else if((motor_a>(motor_b*1.5)) || (motor_a<(motor_b*0.5))){//左が右より50%以上早いか50%以上遅いとき Imaginary_Speed=Medium_Speed; Target_Speed_A=Imaginary_Speed; Target_Speed_B=Imaginary_Speed; }else if((motor_a>(motor_b*1.2)) || (motor_a<(motor_b*0.8))){//左が右より20%以上早いか20%以上遅いとき⇒直線 Imaginary_Speed=High_Speed; Target_Speed_A=Imaginary_Speed; Target_Speed_B=Imaginary_Speed; } else{ Imaginary_Speed=High_Speed; Target_Speed_A=Imaginary_Speed; Target_Speed_B=Imaginary_Speed; } */ /*course_data[Row][0]=(float)Distance_memory_A; course_data[Row][1]=(float)Distance_memory_B; course_data[Row][2]=Imaginary_Speed; PC.printf("left:%.2f\t",course_data[Row][0]); PC.printf("right:%.2f\t",course_data[Row][1]); PC.printf("speed:%.2f\n\r",course_data[Row][2]);*/ } //タイマ割り込み1[ms]周期 void timer_interrupt(){ //ラインセンサ情報取得 sensor_analog_read(); sensor_digital_read(); //機体状態の取得 Machine_Status_Set(); //交差点の認識 if(Sensor_Cnt>=CROSS_JUDGE )Cross_Flag=1;//ラインセンサ4つ以上検知状態の時は交差点を示す。 //各種マーカの検知 Old_Marker_Pass_Flag=Marker_Pass_Flag;//過去のフラグを退避 if(Sensor_Digital&0x81){ //マーカセンサ検知時 Marker_Pass_Flag=1; //マーカ通過中フラグをON if(Sensor_Digital&0x80)Corner_Flag=1; //コーナセンサの検知 if(Sensor_Digital&0x01)SG_Flag=1; //スタートゴールセンサの検知 if((Corner_Flag==1)&&(SG_Flag==1));//交差点通過中。何もしない }else Marker_Pass_Flag=0;//マーカ通過終了 //マーカ通過後、マーカ種類判別 if((Old_Marker_Pass_Flag==1)&&(Marker_Pass_Flag==0)){//マーカ通過後 if(Marker_Run_Distance>MARKER_WIDTH){//マーカ幅がもっともらしいとき if(Cross_Flag==1);//交差点の時は何もしない else if((SG_Flag==1)&&(SG_Cnt==0)){//ゴールスタートマーカの時⇒1回目 SG_Cnt=1; }else if((SG_Flag==1)&&(SG_Cnt==1)){//ゴールスタートマーカの時⇒2回目 Machine_Status|=STOP; //機体停止状態へ Row=0; SG_Cnt=0; }else if(Corner_Flag==1){//コーナマーカの時 Distance_memory_A=0; Distance_memory_B=0; Coner_c++; coner_curvature(); Row++; } }else{//マーカではなく、誤検知だった場合。 //何もしない } Corner_Flag=0; SG_Flag=0; Cross_Flag=0; Marker_Run_Distance=0;//マーカ通過距離情報リセット } //センサ取得値の重ね合わせ(端のセンサほどモータ制御量を大きくする) All_Sensor_Data=-(S2_Data*S_K3+S3_Data*S_K2+S4_Data*S_K1)+(S5_Data*S_K1+S6_Data*S_K2+S7_Data*S_K3); Sensor_Diff[1]=Sensor_Diff[0];//過去のラインセンサ偏差を退避 Sensor_Diff[0]=All_Sensor_Data; Sensor_P=All_Sensor_Data*S_KP; //ラインセンサ比例成分の演算 Sensor_D=(Sensor_Diff[0]-Sensor_Diff[1])*S_KD; //ラインセンサ微分成分の演算 Sensor_PD=Sensor_P+Sensor_D; ////モータ現在速度の取得 Enc_Count_A=encoder_a.Get(); //エンコーダパルス数を取得 Enc_Count_B=-encoder_b.Get(); Distance_A=(Enc_Count_A*PULSE_TO_UM); //移動距離をmm単位で格納 Distance_B=(Enc_Count_B*PULSE_TO_UM); Distance_memory_A=(Enc_Count_A*PULSE_TO_UM); Distance_memory_B=(Enc_Count_B*PULSE_TO_UM); Speed_A=(Distance_A*1000)/INTERRUPT_TIME;//走行速度演算[mm/s] Speed_B=(Distance_B*1000)/INTERRUPT_TIME; if(Machine_Status&STOP){//機体停止状態の時 Enc_A_Rotate+=Enc_Count_A;//閾値用に左エンコーダ値の蓄積 if(Enc_A_Rotate<-6400)Enc_A_Rotate=-6400; if(Enc_A_Rotate>6400)Enc_A_Rotate=6400; Enc_B_Rotate+=Enc_Count_B;//速度用に右エンコーダ値の蓄積 if(Enc_B_Rotate<-6400)Enc_B_Rotate=-6400; if(Enc_B_Rotate>6400)Enc_B_Rotate=6400; if(Stop_Distance<0)Stop_Distance=0; if(Stop_Distance>STOP_DISTANCE)Stop_Distance=STOP_DISTANCE; } if(Marker_Pass_Flag==1){//マーカ通過中は通過距離情報を蓄積する。 Marker_Run_Distance+=(Distance_A+Distance_B)/2; } //エンコーダ関連情報のリセット Distance_A=0; Distance_B=0; encoder_a.Set(0); encoder_b.Set(0); memory_A=Distance_memory_A; memory_B=Distance_memory_B; /////各モータの目標速度の設定 if(Sw==0){ Target_Speed_A=Medium_Speed; Target_Speed_B=Medium_Speed; Motor_A_Diff[1]=Motor_A_Diff[0]; Motor_B_Diff[1]=Motor_B_Diff[0]; Motor_A_Diff[0]=(Target_Speed_A-Speed_A); Motor_B_Diff[0]=(Target_Speed_B-Speed_B); } else if(Sw==1) { Target_Speed_A=High_Speed; Target_Speed_B=High_Speed; Motor_A_Diff[1]=Motor_A_Diff[0]; Motor_B_Diff[1]=Motor_B_Diff[0]; Motor_A_Diff[0]=(Target_Speed_A-Speed_A); Motor_B_Diff[0]=(Target_Speed_B-Speed_B); } /* /////モータの速度制御 //過去の速度偏差を退避 Motor_A_Diff[1]=Motor_A_Diff[0]; Motor_B_Diff[1]=Motor_B_Diff[0]; //現在の速度偏差を取得。 Motor_A_Diff[0]=(Target_Speed_A-Speed_A); Motor_B_Diff[0]=(Target_Speed_B-Speed_B); Motor_A_Diff[0]=(Target_Speed_A1-Speed_A); Motor_B_Diff[0]=(Target_Speed_B1-Speed_B); */ //P成分演算 Motor_A_P=Motor_A_Diff[0]*M_KP; Motor_B_P=Motor_B_Diff[0]*M_KP; //D成分演算 Motor_A_D=(Motor_A_Diff[0]-Motor_A_Diff[1])*M_KD; Motor_B_D=(Motor_B_Diff[0]-Motor_B_Diff[1])*M_KD; //モータ速度制御のPD合成 Motor_A_PD=Motor_A_P+Motor_A_D; Motor_B_PD=Motor_B_P+Motor_B_D; //最終的なモータ制御量の合成 Motor_A_Pwm=Motor_A_PD+Sensor_PD; Motor_B_Pwm=Motor_B_PD-Sensor_PD; //モータ制御量の上限下限設定 if(Motor_A_Pwm>0.95f)Motor_A_Pwm=0.95f; else if(Motor_A_Pwm<-0.95)Motor_A_Pwm=-0.95f; if(Motor_B_Pwm>0.95f)Motor_B_Pwm=0.95f; else if(Motor_B_Pwm<-0.95f)Motor_B_Pwm=-0.95f; //モータへの出力 if(!(Machine_Status&STOP)){//マシンが停止状態でなければ if(Machine_Status&RUN_COURSE_LOUT){ //左端センサ振り切れた時 motor_a=-(-TURN_POWER); //左旋回 motor_b=-(TURN_POWER); }else if(Machine_Status&RUN_COURSE_ROUT){ //右端センサ振り切れた時 motor_a=-(TURN_POWER); //右旋回 motor_b=-(-TURN_POWER); }else if(Cross_Flag==1){//交差点通過中 motor_a=-0.3;//交差点なので控えめの速度で直進 motor_b=-0.3; } else{ motor_a=-Motor_A_Pwm; motor_b=-Motor_B_Pwm; } }else{//停止状態の時はモータへの出力は無効 motor_a=0; motor_b=0; } } int main() { timer.attach_us(&timer_interrupt,INTERRUPT_TIME);//タイマ割り込みスタート lcd.cls();//表示クリア lcd.locate(0,0); lcd.print("STOP"); lcd.locate(0,1); sprintf(Speed_Str,"%04d",Medium_Speed); lcd.print(Speed_Str); while(1){ Old_Sw_Ptn=Sw_Ptn; //過去のスイッチ入力情報を退避 Sw_Ptn=push_sw; //現在のスイッチ入力情報の取得 if((!(Old_Machine_Status&STOP))&&(Machine_Status&STOP)){//走行終了時 //sprintf(MemoryA_Str,"%d",memory_A); //sprintf(MemoryB_Str,"%d",memory_B); lcd.locate(0,0); lcd.print(" "); lcd.locate(0,0); lcd.print("STOP"); //lcd.locate(0,0); //lcd.print(MemoryA_Str); //lcd.locate(0,1); //lcd.print(MemoryB_Str); wait(5); Gray=DEFAULT_GRAY; Medium_Speed=DEFAULT_SPEED1; Sw++; Coner_c=0; } if(Machine_Status&STOP){//機体停止状態の時 Gray=DEFAULT_GRAY+((float)Enc_A_Rotate/16000);//センサ閾値調整 sprintf(Gray_Str,"%3.2f",Gray);//速度情報文字列変換 sprintf(Coner_str,"%d",Coner_c); lcd.locate(0,0); lcd.print(Gray_Str); lcd.print(" "); lcd.print(Coner_str); lcd.locate(0,1); lcd.print(" "); lcd.locate(0,1); lcd.print(Speed_Str); if(Sw==0){ Medium_Speed=DEFAULT_SPEED1+(Enc_B_Rotate/16);//標準速度調整 sprintf(Speed_Str,"%04d",Medium_Speed);//速度情報文字列変換 } else if(Sw==1) { High_Speed=DEFAULT_SPEED2+(Enc_B_Rotate/16); sprintf(Speed_Str,"%04d",High_Speed);//速度情報文字列変換 } else if(Sw==2) High1_Speed=DEFAULT_SPEED3+(Enc_B_Rotate/16); sprintf(Speed_Str,"%04d",High1_Speed);//速度情報文字列変換 } if((Old_Sw_Ptn==PULL)&&(Sw_Ptn==PUSH)){//スイッチが押された瞬間 if(Machine_Status&STOP){//機体停止状態の時 Coner_c=0; lcd.locate(0,0); lcd.print(" "); lcd.locate(0,0); lcd.print("GO!!"); wait(2); Stop_Distance=0; Machine_Status&=0x7F;//ストップ状態解除 //Target_Speed_A=Medium_Speed; //Target_Speed_B=Medium_Speed; }else{//機体走行中であったとき //各種フラグのクリア Corner_Flag=0; SG_Flag=0; Cross_Flag=0; Marker_Run_Distance=0;//マーカ通過距離情報リセット Machine_Status |= STOP;//機体停止状態にする。 lcd.locate(0,0); lcd.print(" "); lcd.locate(0,0); lcd.print("STOP"); } } } }