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Fork of EC by ROBOSTEP_LIBRARY

EC.h@30:087ad7703445, 2017-08-17 (annotated)

Committer:
jack0325suzu
Date:
Thu Aug 17 04:27:00 2017 +0000
Revision:
30:087ad7703445
Parent:
29:b8de333facd4
Child:
31:05e37fea072b
????????????????????????

Who changed what in which revision?

UserRevisionLine numberNew contents of line
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 1 #ifndef __INCLUDED_EC_H_
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 2 #define __INCLUDED_EC_H_
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 3
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 4 #ifndef M_pi
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 5 #define M_pi 3.141592
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 6 #endif
jack0325suzu 8:833757a1df66 7 /**increment型encoder用class
jack0325suzu 8:833757a1df66 8
jack0325suzu 8:833757a1df66 9 Z相(1周につき1回立ち上がる)の機能を追加しました!!!!
jack0325suzu 8:833757a1df66 10
jack0325suzu 8:833757a1df66 11 普通に使う分には不必要な機能ですが、回転回数が欲しい場合や、回転が非常に早い物の回転速度が欲しい場合などでA,B相での処理だとマイコンが追いつかない場合などに使ってください
jack0325suzu 8:833757a1df66 12 */
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 13
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 14 class Ec{
jack0325suzu 12:530f6184830a 15 protected:
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 16 int S; //A相B相のパターン（1~4）
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 17 bool stateA,stateB; //A・B相の状態
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 18 int count; //カウント数 分解能分で一周
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 19 int pre_count; //一つ前のカウント
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 20 double precount; //4倍精度カウント
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 21 int solution; //分解能
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 22 double dt; //角速度の計算間隔
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 23
jack0325suzu 5:4abba4f54406 24 //z相用
jack0325suzu 5:4abba4f54406 25 bool first;
jack0325suzu 5:4abba4f54406 26 int rev;
jack0325suzu 5:4abba4f54406 27 double now_time,old_time;
jack0325suzu 5:4abba4f54406 28 double RPM,RPM_old;
jack0325suzu 10:216d5a573dc7 29 int RPM_th;
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 30
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 31 InterruptIn signalA_;
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 32 InterruptIn signalB_;
jack0325suzu 5:4abba4f54406 33 InterruptIn signalZ_;
jack0325suzu 5:4abba4f54406 34
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 35 void upA();
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 36 void downA();
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 37 void upB();
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 38 void downB();
jack0325suzu 5:4abba4f54406 39 void upZ();
jack0325suzu 5:4abba4f54406 40 void downZ();
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 41
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 42 public:
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 43 double omega; //角速度
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 44 /** コンストラクタの定義
jack0325suzu 7:87c135463de7 45 *
jack0325suzu 8:833757a1df66 46 * ***Z相の機能を追加したことで引数が増えました!!!!***
jack0325suzu 8:833757a1df66 47 *
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 48 * main関数の前に必ず一度宣言する
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 49 *
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 50 * 使うエンコーダの数だけ設定する必要がある
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 51 *
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 52 * @param signalA エンコーダA相のピン名
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 53 * @param signalB エンコーダB相のピン名
jack0325suzu 8:833757a1df66 54 * @param signalZ エンコーダZ相のピン名
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 55 * @param s エンコーダの分解能(省略可)
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 56 * @param t 角速度計算の間隔(省略可)
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 57 */
jack0325suzu 8:833757a1df66 58 /** @section CAUTION
jack0325suzu 8:833757a1df66 59 * 今まで以下のように定義していたものは
jack0325suzu 8:833757a1df66 60 * @code
jack0325suzu 8:833757a1df66 61 * #include "mbed.h"
jack0325suzu 8:833757a1df66 62 * #include "EC.h"
jack0325suzu 8:833757a1df66 63 *
jack0325suzu 8:833757a1df66 64 * Ec Ec1(PA_0,PA_1,1024,0.05);
jack0325suzu 8:833757a1df66 65 * @endcode
jack0325suzu 8:833757a1df66 66 * 次のようにZ相の引数の部分に、NCと入れれば今までの様に使える
jack0325suzu 8:833757a1df66 67 * @code
jack0325suzu 8:833757a1df66 68 * #include "mbed.h"
jack0325suzu 8:833757a1df66 69 * #include "EC.h"
jack0325suzu 8:833757a1df66 70 *
jack0325suzu 8:833757a1df66 71 * Ec Ec1(PA_0,PA_1,NC,1024,0.05);
jack0325suzu 8:833757a1df66 72 * @endcode
jack0325suzu 8:833757a1df66 73 */
jack0325suzu 5:4abba4f54406 74 Ec(PinName signalA,PinName signalB,PinName signalZ,int s,double t);
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 75
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 76 ///countの値を返す関数(int型)
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 77 int getCount();
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 78 ///omega(角速度 rad/s)の値を計算する関数
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 79 /** @section CAUTION
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 80 * CalOmega関数は、一定時間ごと（dtごと）に計算される必要があるので、main関数内でタイマー割り込みを設定する必要がある。
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 81 * @code
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 82 * #include "mbed.h"
jack0325suzu 2:a9216df32be6 83 * #include "EC.h" //ライブラリをインクルード
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 84 *
jack0325suzu 8:833757a1df66 85 * Ec Ec1(PA_0,PA_1,NC,1024,0.05); //分解能1024、計算間隔0.05秒に設定、Z相は使わない
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 86 * Ticker ticker;
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 87 * DigitalIn button(USER_BUTTON);
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 88 * Serial pc(USBTX,USBRX);
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 89 *
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 90 * void calOmega(){
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 91 * Ec1.CalOmega();
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 92 * }
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 93 *
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 94 * int main(){
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 95 * ticker.attach(&calOmega,0.05); //0.05秒間隔で角速度を計算
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 96 * while(1){
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 97 * pc.printf(" count1=%d ",Ec1.getCount());
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 98 * pc.printf(" omega1=%f\r\n ",Ec1.getOmega());
jack0325suzu 25:d73c40fd4b55 99 * if(pc.readable()) {
jack0325suzu 25:d73c40fd4b55 100 * char sel=pc.getc();
jack0325suzu 25:d73c40fd4b55 101 * if(sel=='r') Ec1.reset(); //rを押したらリセット
jack0325suzu 25:d73c40fd4b55 102 * }
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 103 * }
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 104 * }
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 105 * @endcode
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 106 */
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 107 void CalOmega();
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 108 ///omega(角速度 rad/s)の値を返す関数(double型)
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 109 double getOmega();
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 110 ///四倍精度のcountの値を返す関数(double型)
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 111 double getPreCount();
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 112 ///エンコーダを初期状態に戻す関数 countやomegaの値を0にする
jack0325suzu 12:530f6184830a 113 virtual void reset();
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 114 ///角速度計算の間隔dtを決めることができる（デフォルトは0.05秒）
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 115 void setTime(double t);
jack0325suzu 8:833757a1df66 116 ///(Z相を使用する場合)回転回数を返す関数(int型)
jack0325suzu 8:833757a1df66 117 int getRev();
jack0325suzu 8:833757a1df66 118 ///(Z相を使用する場合)回転速度(rpm)の値を返す関数(double型)
jack0325suzu 8:833757a1df66 119 /** @section SAMPLE
jack0325suzu 8:833757a1df66 120 * z相を使う場合のプログラムの例
jack0325suzu 8:833757a1df66 121 * @code
jack0325suzu 8:833757a1df66 122 * #include "mbed.h"
jack0325suzu 8:833757a1df66 123 * #include "EC.h" //ライブラリをインクルード
jack0325suzu 8:833757a1df66 124 *
jack0325suzu 8:833757a1df66 125 * Ec Ec1(NC,NC,PA_0,1024,0.05); //A相B相が不必要な場合も、このようにNCと入れればよい
jack0325suzu 8:833757a1df66 126 * DigitalIn button(USER_BUTTON);
jack0325suzu 8:833757a1df66 127 * Serial pc(USBTX,USBRX);
jack0325suzu 8:833757a1df66 128 *
jack0325suzu 8:833757a1df66 129 * int main(){
jack0325suzu 8:833757a1df66 130 * while(1){
jack0325suzu 8:833757a1df66 131 * pc.printf(" rev1=%d ",Ec1.getRev());
jack0325suzu 8:833757a1df66 132 * pc.printf(" rpm1=%f\r\n ",Ec1.getRPM());
jack0325suzu 8:833757a1df66 133 * if(!button) Ec1.reset(); //USERボタンを押したらリセット
jack0325suzu 8:833757a1df66 134 * }
jack0325suzu 8:833757a1df66 135 * }
jack0325suzu 8:833757a1df66 136 * @endcode
jack0325suzu 8:833757a1df66 137 */
jack0325suzu 5:4abba4f54406 138 double getRPM();
jack0325suzu 10:216d5a573dc7 139
jack0325suzu 10:216d5a573dc7 140 void changeRPM_th(int th);
jack0325suzu 8:833757a1df66 141
jack0325suzu 5:4abba4f54406 142
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 143 ///角速度計算の間隔
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 144 static double deftime;
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 145 ///エンコーダの分解能のデフォルト値
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 146 static int defsolution;
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 147
jack0325suzu 10:216d5a573dc7 148 Timer timer;
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 149
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 150 };
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 151
jack0325suzu 29:b8de333facd4 152
jack0325suzu 30:087ad7703445 153 /**速度制御用ライブラリ
jack0325suzu 30:087ad7703445 154 *
jack0325suzu 30:087ad7703445 155 * サンプルプログラム
jack0325suzu 29:b8de333facd4 156 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 157 * @section 基本的な速度制御の実用までの流れ
jack0325suzu 29:b8de333facd4 158 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 159 * 1. モーター・エンコーダ・モータードライバ・マイコン・バッテリーを適切につなげる
jack0325suzu 29:b8de333facd4 160 *
jack0325suzu 30:087ad7703445 161 * 接続のイメージ↓
jack0325suzu 30:087ad7703445 162 *
jack0325suzu 30:087ad7703445 163 * https://www.fastpic.jp/images.php?file=0391548523.png
jack0325suzu 30:087ad7703445 164 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 165 * 注意！！！ リポ用のスイッチと電圧計を必ずつけること！！！
jack0325suzu 30:087ad7703445 166 *
jack0325suzu 30:087ad7703445 167 * /
jack0325suzu 29:b8de333facd4 168 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 169 * 2. 実際にモーターを回転させてみて不備なく動作するか確認する
jack0325suzu 29:b8de333facd4 170 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 171 * 確認事項
jack0325suzu 29:b8de333facd4 172 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 173 * ・モーターが回るか、duty比によって加速・減速するか
jack0325suzu 29:b8de333facd4 174 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 175 * ・エンコーダの値が取れているか
jack0325suzu 29:b8de333facd4 176 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 177 * ・モーターの回転方向とエンコーダの加算減算が対応しているか (プログラム内で定義した正・負回転とエンコーダの増減が対応しているかということ)
jack0325suzu 29:b8de333facd4 178 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 179 * などなど。コードは下の一つ目のものを使えばいい
jack0325suzu 29:b8de333facd4 180 *
jack0325suzu 30:087ad7703445 181 * /
jack0325suzu 30:087ad7703445 182 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 183 * 3. Cの値を見つける
jack0325suzu 29:b8de333facd4 184 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 185 * このライブラリでは、「モーターにかかる電圧（duty比）と回転速度はある程度比例の関係にあるだろう」という考え方をしている（もちろん実際のモデルはもっと複雑である）。
jack0325suzu 29:b8de333facd4 186 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 187 * このライブラリにおける速度制御のアルゴリズムとしては、あらかじめ求めたこの比例係数を用いて、目標角速度からだいたいのduty比を算出し、そこからpd制御をかけるという形をとっている。
jack0325suzu 29:b8de333facd4 188 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 189 * Cとはこの比例係数のことである。一応式としてあらわすと、
jack0325suzu 29:b8de333facd4 190 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 191 * （回転速度）＝C×（duty比）
jack0325suzu 29:b8de333facd4 192 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 193 * となる。このCの値はモーターやギアユニットによって固有の値であり、それぞれのモーターにおいて求める必要がある。
jack0325suzu 29:b8de333facd4 194 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 195 * 具体的なこの係数の求め方は、duty比を0.05くらいずつで変化させ、その時のduty比と回転角速度を記録し、excelからグラフの傾きを求めればよい。
jack0325suzu 29:b8de333facd4 196 *
jack0325suzu 30:087ad7703445 197 * こんな感じになるよっていう画像↓
jack0325suzu 30:087ad7703445 198 *
jack0325suzu 30:087ad7703445 199 * https://www.fastpic.jp/images.php?file=2416798781.gif
jack0325suzu 29:b8de333facd4 200 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 201 * コードは下の一つ目のものを使えばいい
jack0325suzu 29:b8de333facd4 202 *
jack0325suzu 30:087ad7703445 203 * /
jack0325suzu 30:087ad7703445 204 *
jack0325suzu 30:087ad7703445 205 * 4. pd係数を見つける
jack0325suzu 30:087ad7703445 206 *
jack0325suzu 30:087ad7703445 207 * 上記の通り、最終的にはpd制御（精確にはi+pd制御）によって目標角速度に収束させる。
jack0325suzu 30:087ad7703445 208 *
jack0325suzu 30:087ad7703445 209 * ここではそのpd制御の操作量を決定する係数を見つける。これも実験的に求めるほかなく、値を変えて挙動を見てを繰り返して最適な係数を見つける。
jack0325suzu 30:087ad7703445 210 *
jack0325suzu 30:087ad7703445 211 * 値の評価は、目標に達するまでの速さ、オーバーシュートの少なさ、収束後の値の振動の小ささなどである。
jack0325suzu 30:087ad7703445 212 *
jack0325suzu 30:087ad7703445 213 * 重要度的にはp制御＞d制御（場合によってはd制御が不必要なことも）なので、まずdの係数を0にした状態で先にpの係数を見つける。
jack0325suzu 30:087ad7703445 214 *
jack0325suzu 30:087ad7703445 215 * コードは下の二つ目のものを使えばいい
jack0325suzu 30:087ad7703445 216 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 217 * @code
jack0325suzu 29:b8de333facd4 218 * //2,3で使えるサンプルコード
jack0325suzu 29:b8de333facd4 219 * //入力はTera Termで行う
jack0325suzu 29:b8de333facd4 220 * #include "mbed.h"
jack0325suzu 29:b8de333facd4 221 * #include "EC.h"
jack0325suzu 29:b8de333facd4 222 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 223 * SpeedControl motor(PF_0,PB_1,NC,1048,0.05,PA_8,PB_5);
jack0325suzu 29:b8de333facd4 224 * Serial pc(USBTX,USBRX);
jack0325suzu 29:b8de333facd4 225 * Ticker motor_tick;
jack0325suzu 29:b8de333facd4 226 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 227 * void calOmega(){
jack0325suzu 29:b8de333facd4 228 * motor.CalOmega(); //角速度計算用
jack0325suzu 29:b8de333facd4 229 * }
jack0325suzu 29:b8de333facd4 230 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 231 * int main(void){
jack0325suzu 29:b8de333facd4 232 * motor_tick.attach(calOmega,0.05);
jack0325suzu 29:b8de333facd4 233 * int loop_time=0;
jack0325suzu 29:b8de333facd4 234 * float in_duty=0;
jack0325suzu 29:b8de333facd4 235 * bool print=false;
jack0325suzu 29:b8de333facd4 236 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 237 * while(1){
jack0325suzu 29:b8de333facd4 238 * loop_time++;
jack0325suzu 29:b8de333facd4 239 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 240 * if(in_duty>0) motor.turnF(in_duty); //in_dutyが正のとき正回転（このプログラムではPA_8で駆動）
jack0325suzu 29:b8de333facd4 241 * else motor.turnB((-1)*in_duty); //in_dutyが負のとき逆回転（このプログラムではPB_5で駆動）
jack0325suzu 29:b8de333facd4 242 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 243 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 244 * if(pc.readable()){
jack0325suzu 29:b8de333facd4 245 * char sel=pc.getc();
jack0325suzu 29:b8de333facd4 246 * if(sel=='s'){
jack0325suzu 29:b8de333facd4 247 * motor.stop();
jack0325suzu 29:b8de333facd4 248 * } else if(sel=='f'){
jack0325suzu 29:b8de333facd4 249 * in_duty+=(float)0.05; //fを押すとduty比がo.o5ずつあがる
jack0325suzu 29:b8de333facd4 250 * pc.printf("duty=%f\r\n",in_duty);
jack0325suzu 29:b8de333facd4 251 * } else if(sel=='b'){
jack0325suzu 29:b8de333facd4 252 * in_duty-=(float)0.05; //bを押すとduty比がo.o5ずつさがる
jack0325suzu 29:b8de333facd4 253 * pc.printf("duty=%f\r\n",in_duty);
jack0325suzu 29:b8de333facd4 254 * } else if(sel=='p'){
jack0325suzu 29:b8de333facd4 255 * print=!print; //pを押すと表示を停止/再開する
jack0325suzu 29:b8de333facd4 256 * }
jack0325suzu 29:b8de333facd4 257 * }
jack0325suzu 29:b8de333facd4 258 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 259 * if(loop_time%1000==0){
jack0325suzu 29:b8de333facd4 260 * if(print) pc.printf("count=%d omega=%f dutyF=%f dutyB=%f\r\n",motor.getCount(),motor.getOmega(),(double)motor.pwm_F_,(double)motor.pwm_B_);
jack0325suzu 29:b8de333facd4 261 * } //左からエンコーダのカウント、角速度、正方向出力duty比、負方向出力duty比を表示
jack0325suzu 29:b8de333facd4 262 * }
jack0325suzu 29:b8de333facd4 263 * }
jack0325suzu 29:b8de333facd4 264 * @endcode
jack0325suzu 29:b8de333facd4 265 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 266 * @code
jack0325suzu 30:087ad7703445 267 * //PDの係数を探したいときに使えるサンプル
jack0325suzu 30:087ad7703445 268 * //入力はTera Termで行う
jack0325suzu 29:b8de333facd4 269 * #include "mbed.h"
jack0325suzu 29:b8de333facd4 270 * #include "EC.h" //ヘッダファイルをインクルード
jack0325suzu 29:b8de333facd4 271 *
jack0325suzu 30:087ad7703445 272 * #define TARGET_OMEGA 20 //目標角速度を20rad/sに設定
jack0325suzu 30:087ad7703445 273 *
jack0325suzu 30:087ad7703445 274 * SpeedControl motor(PF_0,PB_1,NC,1048,0.05,PA_8,PB_5); //エンコーダ分解能1024、角速度計算間隔を0.05秒に設定
jack0325suzu 30:087ad7703445 275 * Ticker motor_tick; //角速度計算用ticker
jack0325suzu 29:b8de333facd4 276 * Serial pc(USBTX,USBRX);
jack0325suzu 30:087ad7703445 277 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 278 * void calOmega() //角速度計算関数
jack0325suzu 29:b8de333facd4 279 * {
jack0325suzu 30:087ad7703445 280 * motor.CalOmega();
jack0325suzu 29:b8de333facd4 281 * }
jack0325suzu 29:b8de333facd4 282 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 283 * int main()
jack0325suzu 29:b8de333facd4 284 * {
jack0325suzu 30:087ad7703445 285 * motor_tick.attach(&calOmega,0.05); //0.05秒間隔で角速度を計算
jack0325suzu 30:087ad7703445 286 * motor.setDOconstant(46.3); //求めたCの値を設定
jack0325suzu 30:087ad7703445 287 *
jack0325suzu 30:087ad7703445 288 * int kai=0;
jack0325suzu 30:087ad7703445 289 * double target_omega=0;
jack0325suzu 30:087ad7703445 290 * double P=0.0,D=0.0;
jack0325suzu 29:b8de333facd4 291 *
jack0325suzu 30:087ad7703445 292 * while(1) {
jack0325suzu 30:087ad7703445 293 * motor.Sc(target_omega); //速度制御のコア関数
jack0325suzu 30:087ad7703445 294 * if(kai>=500) {
jack0325suzu 30:087ad7703445 295 * pc.printf("count=%d omega=%f target_omega=%f dutyF=%f dutyB=%f P=%f D=%f\r\n",motor.getCount(),motor.getOmega(),target_omega,(double)motor.pwm_F_,(double)motor.pwm_B_,P,D);
jack0325suzu 30:087ad7703445 296 * //エンコーダのカウント、角速度、目標角速度、正方向出力duty比、負方向出力duty比、Pの係数、Dの係数を表示
jack0325suzu 30:087ad7703445 297 * kai=0;
jack0325suzu 30:087ad7703445 298 * }
jack0325suzu 30:087ad7703445 299 * //係数探しの流れとしては、係数変更→速度制御開始→収束具合を観察・比較→モーター停止の繰り返し
jack0325suzu 30:087ad7703445 300 * if(pc.readable()) {
jack0325suzu 30:087ad7703445 301 * char sel=pc.getc();
jack0325suzu 30:087ad7703445 302 *
jack0325suzu 30:087ad7703445 303 * switch (sel) {
jack0325suzu 30:087ad7703445 304 * case 'k': //kでpの係数に0.01加算
jack0325suzu 30:087ad7703445 305 * P+=0.01;
jack0325suzu 30:087ad7703445 306 * break;
jack0325suzu 30:087ad7703445 307 * case 'm': //mでpの係数に0.01減算
jack0325suzu 30:087ad7703445 308 * P-=0.01;
jack0325suzu 30:087ad7703445 309 * break;
jack0325suzu 30:087ad7703445 310 * case 'j': //jでdの係数に0.01加算
jack0325suzu 30:087ad7703445 311 * D+=0.01;
jack0325suzu 30:087ad7703445 312 * break;
jack0325suzu 30:087ad7703445 313 * case 'n': //nでdの係数に0.01減算
jack0325suzu 30:087ad7703445 314 * D-=0.01;
jack0325suzu 30:087ad7703445 315 * break;
jack0325suzu 30:087ad7703445 316 * case 's':
jack0325suzu 30:087ad7703445 317 * motor.stop(); //sでモーター停止
jack0325suzu 30:087ad7703445 318 * target_omega=0;
jack0325suzu 30:087ad7703445 319 * break;
jack0325suzu 30:087ad7703445 320 * case 'x':
jack0325suzu 30:087ad7703445 321 * target_omega=TARGET_OMEGA; //xで速度制御開始
jack0325suzu 30:087ad7703445 322 * break;
jack0325suzu 30:087ad7703445 323 * default:
jack0325suzu 30:087ad7703445 324 * break;
jack0325suzu 30:087ad7703445 325 * }
jack0325suzu 30:087ad7703445 326 *
jack0325suzu 30:087ad7703445 327 * if(sel=='q'){
jack0325suzu 30:087ad7703445 328 * break; //qを押したら終了
jack0325suzu 30:087ad7703445 329 * }
jack0325suzu 30:087ad7703445 330 *
jack0325suzu 30:087ad7703445 331 * motor.setPDparam(P,D); //変更したパラメータをセット
jack0325suzu 30:087ad7703445 332 * }
jack0325suzu 30:087ad7703445 333 * kai++;
jack0325suzu 30:087ad7703445 334 * }
jack0325suzu 30:087ad7703445 335 * motor1.stop();
jack0325suzu 29:b8de333facd4 336 * }
jack0325suzu 29:b8de333facd4 337 * @endcode
jack0325suzu 30:087ad7703445 338 *
jack0325suzu 29:b8de333facd4 339 */
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 340
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 341
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 342 class SpeedControl : public Ec{
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 343 private:
jack0325suzu 26:45a53e3c81b1 344 double Kv_p,Kv_d;
jack0325suzu 26:45a53e3c81b1 345 double diff,diff_old;
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 346 double out_duty,out;
jack0325suzu 10:216d5a573dc7 347 double now_omega,now_RPM;
jack0325suzu 10:216d5a573dc7 348 double now_time_,old_time_;
jack0325suzu 5:4abba4f54406 349 //Serial pc(USBTX,USBRX);
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 350 protected:
jack0325suzu 3:65ecbd28545c 351
jack0325suzu 3:65ecbd28545c 352 public:
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 353 PwmOut pwm_F_;
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 354 PwmOut pwm_B_;
jack0325suzu 3:65ecbd28545c 355
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 356 /** constractorの定義
jack0325suzu 8:833757a1df66 357 * @param signalA エンコーダA相のピン名
jack0325suzu 8:833757a1df66 358 * @param signalB エンコーダB相のピン名
jack0325suzu 8:833757a1df66 359 * @param signalZ エンコーダZ相のピン名
jack0325suzu 8:833757a1df66 360 * @param s エンコーダの分解能
jack0325suzu 8:833757a1df66 361 * @param t 角速度計算の間隔
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 362 * @param pwm_F motorを正転させるpwmピン名
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 363 * @param pwm_B motorを後転させるpwmピン名
jack0325suzu 8:833757a1df66 364 * モーターを正転させるとエンコーダのcountが正のほうに加算されるようにエンコーダとモーターを設置する
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 365 */
jack0325suzu 5:4abba4f54406 366 SpeedControl( PinName signalA , PinName signalB , PinName signalZ , int s, double t, PinName pwm_F , PinName pwm_B);
jack0325suzu 8:833757a1df66 367
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 368 /** duty比を角速度に変換させるための定数
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 369 *
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 370 * 使うモーターやギア比や供給電圧によって変化するので一度duty比と角速度の関係を調べてグラフの傾きから求める
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 371 *
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 372 * 多少ずれてもPIDが何とかしてくれるのでそこまでの精度は必要ない
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 373 *
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 374 * デフォルトは45 これは380モータとエンコーダを直結して12V電圧で動かしたときの結果
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 375 *
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 376 *
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 377 */
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 378 double C;
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 379 /** 速度制御関数、引数は目標速度
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 380 *
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 381 * この目標角加速度になるようにモーターを回転させることができる
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 382 *
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 383 * 負の数を代入すれば逆回転することができる
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 384 *
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 385 * 出力できるduty比は最大で0.5までに設定してある
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 386 * @param target_omega 目標角速度
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 387 *
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 388 * @section CAUTION（printfについて）
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 389 *
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 390 * 上記のプログラムのように、速度制御ではループ500回ごとにprintfをしている。
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 391 *
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 392 * printfはプログラム的に大きな負担がかかり、かなり時間がかかってしまうものである。
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 393 *
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 394 * なのでループごとにいちいちprintfをさせると、速度の収束にかなり時間がかかってしまう。
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 395 *
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 396 * （どんなプログラムにも言えるが、）そのためこのようなprintfの頻度を少なくさせるような工夫が必要になる。
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 397 *
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 398 */
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 399 void Sc(double target_omega);
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 400 /** PIDパラメータ設定関数
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 401 *
jack0325suzu 26:45a53e3c81b1 402 * 引数はそれぞれp,dパラメータ
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 403 *
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 404 * デフォルトは全部0に設定してある
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 405 *
jack0325suzu 26:45a53e3c81b1 406 * パラメーター値は実験的に頑張って求めるしかないです
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 407 * @param p p制御パラメータ
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 408 * @param d d制御パラメータ
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 409 */
jack0325suzu 26:45a53e3c81b1 410 void setPDparam(double p,double d);
jack0325suzu 26:45a53e3c81b1 411
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 412 /** 角速度・duty比変換定数(C)の設定関数
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 413 *
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 414 * 文字通りである
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 415 * @param c duty比を角速度に変換させるための定数
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 416 */
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 417 void setDOconstant(double c);
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 418
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 419 /** モーター停止用関数 */
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 420 void stop();
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 421
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 422 /** モーター正回転用関数
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 423 @param duty 回転duty比
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 424 */
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 425 void turnF(double duty);
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 426
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 427 /** モーター逆回転用関数
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 428 @param duty 回転duty比
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 429 */
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 430 void turnB(double duty);
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 431
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 432 /** 出力duty比
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 433 */
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 434 double duty;
jack0325suzu 5:4abba4f54406 435
jack0325suzu 26:45a53e3c81b1 436 /** Z相を用いた速度制御
jack0325suzu 26:45a53e3c81b1 437 @param target_RPM 目標RPM
jack0325suzu 26:45a53e3c81b1 438 */
jack0325suzu 9:a919aa92e65e 439 void ScZ2(double target_RPM);
jack0325suzu 26:45a53e3c81b1 440
jack0325suzu 26:45a53e3c81b1 441 //RC2017で一時期使っていたがあまり出来が良くないので消し飛ばしました。ただ完全に消去するのもあれなので一応コメントアウトという形で残したよ
jack0325suzu 26:45a53e3c81b1 442 //void ScZ(double target_RPM);
jack0325suzu 26:45a53e3c81b1 443 //void Accelarate(double target_duty);
jack0325suzu 26:45a53e3c81b1 444
jack0325suzu 12:530f6184830a 445 virtual void reset();
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 446 };
jack0325suzu 0:20fc96400ca3 447 #endif