机械臂的舵机调速，如何能让舵机运动流畅些

Question

怎么控制机械臂上面的舵机流畅的运动呢，我控制了它的转速后，它运动到指定角度的过程中还是有点卡卡的，不流畅

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

为了使机械臂上的舵机运动更加流畅，你需要考虑以下几个方面：

1. 软件 PID 控制：使用比例-积分-微分（PID）控制器可以改善舵机的动态响应和稳定性。
2. 采样率：确保你的程序有足够高的执行频率，以便快速响应并平滑控制信号。
3. 舵机驱动器设置：有些舵机可能允许调整内部的步进细分，这可以增加转动的平滑度。
4. 硬件滤波：在电路中添加低通滤波器可以减少来自电源的噪声。

这里是一个基本的C语言实现，使用PID控制来改进舵机的运动。注意，这个示例代码是简化版的，实际应用中可能需要根据具体硬件和系统进行调整。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 定义PID参数
#define Kp 0.5
#define Ki 0.1
#define Kd 0.01

// 定义PID变量
double error = 0;
double integral = 0;
double derivative = 0;

void updatePID(double desired_angle, double current_angle) {
    error = desired_angle - current_angle;
    integral += error;
    derivative = error - previous_error;
    previous_error = error;

    // PID输出
    double output = Kp * error + Ki * integral + Kd * derivative;
    control_servo(output);
}

void control_servo(double duty_cycle) {
    // 这里应替换为实际的舵机控制函数，例如使用PWM信号控制
    printf("Setting servo to: %f\n", duty_cycle);
}

int main() {
    const int sample_rate = 50;  // 每秒50次采样
    const double loop_period = (1.0 / sample_rate);  // 循环周期（秒）
    double previous_time = 0;
    double current_time = 0;

    while (true) {
        current_time = get_current_time();  // 获取当前时间，需自行实现此函数
        if (current_time - previous_time >= loop_period) {
            previous_time = current_time;
            
            // 假设我们正在尝试让舵机到达90度
            double desired_angle = 90.0;
            double current_angle = read_servo_angle();  // 需要自行实现读取当前角度的函数

            updatePID(desired_angle, current_angle);
        }
    }

    return 0;
}

为了获得更好的效果，你可能还需要调整PID参数（Kp、Ki 和 Kd），找到最适合你系统的值。这通常通过试错法完成，即改变这些值并观察舵机的响应。

另外，确保你的硬件平台（包括MCU、电源和电机驱动器）具有足够的性能，以支持高精度和快速的控制循环。

如果你的伺服驱动器支持步进细分设置，你可以尝试增大细分，比如从默认的1细分提高到8细分，这样可以增加转动的平滑性，但可能会牺牲一些最大速度。

至于硬件滤波，你可以使用一个RC低通滤波器连接到伺服电机的控制信号线上，以消除高频噪声。滤波器的公式通常是 Vout = Vin * (1-exp(-t/RC))，其中 R 是电阻值，C 是电容值，t 是时间。选择适当的 R 和 C 值可以过滤掉大部分高频干扰。

记住，上述代码仅作为概念演示，实际应用时请根据你的硬件平台和库函数进行修改。