6自由度机械臂用了一个亚博智能16路的舵机驱动模块,现在可以实现控制每一路输出不同pwm波来控制机械臂运动。现在的问题是机械臂上面的舵机反应速度很快。舵机是用的数字舵机ds3115那种的,180度。网上说控制舵机速度要用pid算法,我现在用的不是stm32定时器的pwm信号,而是stm32单片机的iic通信让舵机驱动模块输出pwm波控制机械臂上的舵机的。请问stm32f103要怎么设计程序实现和驱动模块联合去搞pid算法去控制舵机转速呢,就是想控制机械臂流畅地运动,请教一下有用过这个驱动模块并实现机械臂控制的技术者
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用stm32单片机对舵机的pid控制
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📣今日诗号:二十四桥明月夜,玉人何处教吹箫。STM32F103 与 YAHBOOM 16路舵机驱动板实现机械臂PID控制
以下是使用 STM32F103 和 YAHBOOM 16路舵机驱动板,通过 I2C 通信和 PID 算法控制舵机速度,实现机械臂流畅运动的解决方案:
1. 硬件连接:
- 将 YAHBOOM 舵机驱动板的 SDA 和 SCL 引脚连接到 STM32F103 的 I2C 引脚。
- 将舵机驱动板的 VCC 和 GND 连接到 STM32F103 的电源和地。
- 将舵机连接到舵机驱动板的对应通道。
2. 软件设计:
2.1 初始化:
- 初始化 STM32F103 的 I2C 模块,设置波特率等参数。
- 初始化 YAHBOOM 舵机驱动板,设置舵机控制模式为 PWM 控制。
- 定义每个舵机的目标角度变量和实际角度变量。
2.2 PID 算法实现:
// 定义 PID 参数 float Kp = 1.0; // 比例系数 float Ki = 0.1; // 积分系数 float Kd = 0.05; // 微分系数 // 定义 PID 变量 float pre_error = 0.0; // 上一次误差 float integral = 0.0; // 积分值 // PID 控制函数 float pid_control(float target_angle, float current_angle) { // 计算误差 float error = target_angle - current_angle; // 计算积分值 integral += error; // 计算微分值 float derivative = error - pre_error; // 计算 PID 输出值 float output = Kp * error + Ki * integral + Kd * derivative; // 更新上一次误差 pre_error = error; // 返回 PID 输出值 return output; }
2.3 控制循环:
- 读取每个舵机的实际角度值。
- 调用 PID 控制函数,计算每个舵机的控制量。
- 将控制量转换为 PWM 信号,并通过 I2C 发送给舵机驱动板。
- 延时一段时间,例如 10ms。
- 重复步骤 2.3.1 - 2.3.4,形成闭环控制。
2.4 示例代码:
#include "stm32f10x.h" #include "i2c.h" #include "yahboom_driver.h" // 定义舵机数量 #define SERVO_NUM 6 // 定义舵机目标角度 float target_angle[SERVO_NUM] = {0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0}; // 定义舵机实际角度 float current_angle[SERVO_NUM] = {0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0}; int main(void) { // 初始化 I2C 和舵机驱动板 I2C_Init(); YahboomDriver_Init(); // 设置舵机目标角度 // ... while (1) { // 读取舵机实际角度 for (int i = 0; i < SERVO_NUM; i++) { current_angle[i] = YahboomDriver_GetAngle(i); } // PID 控制 for (int i = 0; i < SERVO_NUM; i++) { float output = pid_control(target_angle[i], current_angle[i]); // 将控制量转换为 PWM 信号 int pwm = (int)(output * 1000 / 180); // 发送 PWM 信号给舵机驱动板 YahboomDriver_SetPWM(i, pwm); } // 延时 delay_ms(10); } }
3. 调试和优化:
- 调整 PID 参数,使机械臂运动流畅,无明显震荡。
- 可以使用上位机或串口调试助手实时监控舵机角度和 PID 控制量。
- 可以根据实际应用场景,优化控制算法,例如加入速度规划和轨迹规划等。
注意:
- 以上代码仅供参考,实际应用中需要根据硬件和软件环境进行修改。
- 需要根据舵机驱动板的具体型号和控制协议编写 I2C 通信函数和舵机控制函数。
- PID 参数的调整需要经验和实验,可以参考相关资料和教程。
希望以上信息能够帮助您实现 STM32F103 与 YAHBOOM 16路舵机驱动板的联合 PID 控制,实现机械臂的流畅运动。
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