PID详解3(摄像头循迹分析)

PID详解3(摄像头循迹分析)

看了那么多成功的案例和大佬们的分享、讲解，终于轮到我们自己来设计PID了。

首先需要分析的是，想要用PID，我们得先知道，我们需要通过传感器拿到哪些参数，我们处理后要得到的是什么参数，然后才是设计PID控制器。这个很重要，毕竟“方向”才是最重要的。在很多以后的工作中，也一定要先弄明白方向和目的，避免犯迷糊。

分析：

1. 我们通过PWM波控制车轮速度，通过两轮差速完成转向，所以我们需要的参数是赋给两轮的车速，但又不是速度本身，而是$TI{M}_{S}etComparex(TIMx,ax1)$中的这个ax1的值。它与车速之间的关系并不是很明确。这里我们来计算一下具体的关系，不然就是一个隐患：

ps:今天是见识到优快云的鱼龙混杂了。。。看到好多个概念错误还写的贼自信，到处查资料，去伪存真，得到我下面的结论，应该是没什么问题了。

PWM在初始化时，需要两个参数自主设定：
1.TIM_Period：=ARR 定时器周期，
  也就是当计数器内的值变化到该值时，相关事件标志位。
2.TIM_Prescaler：定时器预分频，
  时钟源内部时钟经过这个分频处理才是定时器的时钟

在通用定时器中，内部时钟72MHZ，所以定时器内部时钟
CLK = 72M / (TIM_Prescaler + 1) Hz
也就是计数器每1s该时钟增加CLK次

然后计数器内数字变化成为TIM_Period后，结束。

For example:
if TIM_Prescaler = (7200 - 1)
 => CLK = 72M / 7200 = 10K
if TIM_Period = 5000-1 (from 0 to 5000 = 5000-1)

==>> 定时为0.5s(周期)的定时器(5000*(1/10KHz))

周期：$T=\frac{(TI{M}_{P}eriod+1)\ast (TI{M}_{P}rescaler+1)}{72M}$

在此给定的定时器之上，我们再调用
function:TIM_SetComparex(TIMx,CCRx)

来看看波形：

首先了解一下两个参数：
TIM_OCPolarity 和TIM_OCInitTypeDef.TIM_OCMode ：

2 .1 TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High,

高电位为有效电平。

2 .2 TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_low,

低电位为有效电平。

1 .1 若TIM_OCInitTypeDef.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1时：

在向上计数时，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1时通道1为有效电平，否则为无效电平；
在向下计数时，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为无效电平(OC1REF=0)，否则为有效电平

1 .2 若TIM_OCInitTypeDef.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2时：

在向上计数时，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1时通道1为无效电平，否则为有效电平；
在向下计数时，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为有效电平，否则为无效电平

这里我找到一个图：显然这里是
TIM_OCPolarity_High、TIM_OCMode_PWM2；
和
TIM_OCPolarity_low、TIM_OCMode_PWM1

初始为低电平，未到设定值时时低电平
这个图很容易让我们知道PWM的形成了，以及占空比的概念也很形象了。
占空比D = (t2 - t1)/t2 ,但这里我们并不能直接得到时间轴上的值，因此我们从比例相同的角度，用计数值来表示这个量。

$D=1-(CCR/(ARR+1)$
     ~~~~     

若采用High PWM1或Low 2,图有所变化

$D=CCR/(ARR+1)$

D的作用：

很多人抓到PWM都知道，我靠控制占空比控制车速，但其实很多人都不知道为什么可以控制，都是似懂非懂罢了。
这里其实要从电机角度来，其实占空比最终的目的是改变电机的电枢电压。
$V_l=V\ast D$
所以到底这个compare值和车速的数学表达式关系到底是什么很难确定，不同的电机、不同的环境都有影响，所以大家还是借助自己手上的电机实体进行测试吧。。。

设计PID控制器

磨磨蹭蹭这么久，总算到了设计PID的时候，为了上面这一段PID真的是花了不少时间。。其实一开始就看手册反倒不会这么麻烦，都怪我太相信博文了。。。

分析

我们来分析这个摄像头传感器的PID巡线：

err是什么：巡线为目标，则轨迹下起点与图像中线的距离可以作为err。

P控制器

$V=K_P\ast err(t)$

D控制器

$V$+=$K_D\ast (err[t]-err[t-1])$

I控制器

$ALLerr$+=err(t)$$
$V$+=$K_I\ast (ALLerr)$

最后的
TIM_sercmparex(TIMx,compare1)
TIM_sercmparey(TIMx,compare2)

compare1 = fixed + V
compare2 = fixed - V

具体实操

xxx-4.1
完成理论分析

4.1-

完成理论分析下一步我们就要开始实际设计编程了。

这里我们采用的是OV7725摄像头作为传感器。