介绍

在使用独立车轮控制的车辆中，对每个车轮施加相同的动力通常不会导致车辆直线行驶。这是由每个车轮所经历的机械和表面差异造成的。为了减少车辆的航向偏差，一个更好的方法是使用一个闭环控制器，根据两个电机的转速不同来调整施加到两个电机上的功率。其中一个控制器就是众所周知的比例-积分-微分(PID)控制器。

PID控制是一种基本的控制回路反馈机制。控制器通过调整系统控制输入，使所选系统变量的测量值与期望值之间的差值最小化。

该实例演示了控制算法的实现，首先是无反馈控制(开环控制)，然后是基于P控制器的反馈控制(闭环控制)。

先决条件

完成两个入门的MATLAB®支持包LEGO®MINDSTORMS®金宝appEV3™硬件和与EV3砖外设交互，读取传感器值，和控制电机的例子。

所需的硬件

这个例子需要额外的硬件:

任务1 -设置硬件

1.用两个马达来控制两个独立的轮子。将一台电机连接到输出端口“一个”另一个到输出端口“B”．例如，您可以构建与教育核心集中打印的构建说明中描述的类似的工具。

2.无线连接比USB数据线更容易与移动的车辆通信。因此，我们建议设置WiFi或蓝牙通信，如入门乐高MINDSTORMS EV3硬件MATLAB支持金宝app包的例子。

任务2 -打开和运行开环控制MATLAB脚本

1.打开开环控制脚本模板。

编辑(“gostraight_openloop.m”)

代码将两个电机设置为相同的速度，并在执行期间保持不变。

2.运行脚本。

点击运行按钮以运行开环控制脚本。执行时间为10秒

EXE_TIME = 10

3.观察与开环系统的偏差。

该脚本为两个轮子指定了相同的速度。然而，机械和环境条件使车轮以不同的速度旋转，导致车辆偏离直线路径。

任务3 -打开和运行闭环控制MATLAB脚本

1.打开闭环控制脚本模板。

编辑(“gostraight_closeloop.m”)

代码读取每个轮子上的编码器，计算出每个轮子转速之间的比例差异，并通过调整一个电机的速度来补偿这个差异。

2.运行脚本。

点击运行按钮以运行闭环控制脚本。执行时间为10秒

EXE_TIME = 10

3.用闭环系统观察偏差。

观察，使用闭环反馈控制系统时，车辆的运动比使用开环控制时更直。

任务4 -其他要尝试的事情

1.改变初始速度设置并相应地调整P参数

速度= 20 p = 0.01

使车辆直线行驶。

2.利用积分和微分参数对控制算法进行优化。

总结

本实例演示了电机控制在两轮EV3车辆上的实现。你知道: