Robot balansujący - problem z balansowaniem

[olimek]

Siema,
zbudowałem sobie takiego robota balansującego:

i od miesiąca próbuję go zmusić do balansowania, a ten mnie nie słucha. 

MPU6050 -> filtr kalmana -> pid(na filmiku sam człon PD). Sterowanie wychyleniem wywoływane w w przerwaniu co ok 10 ms.

I teraz moje pytanie : Czy kaszanię coś programowo, regulacyjnie, Czy skaszaniłem coś mechanicznie ? 

 

Tu podgląd z STMStudio ...

robot.zip

Edytowano Lipiec 26, 2020 przez olimek

[FlyingDutch]

Cześć,

 czy używasz regulatora PID ze wszystkimi członami ? Jakie masz współczynniki do tych członów? Próbowałeś zobaczyć jak robot się zachowuje w otwartej pętli sprzężenia zwrotnego?

Tutaj masz cały kurs dot. regulacji PID:

https://iautomatyka.pl/kurs-regulacji-pid-wstep-cz-1-34/

obszerny ale bardzo dobrze napisany.

Pozdrawiam

[olimek]

24 minuty temu, FlyingDutch napisał:

Cześć,

 czy używasz regulatora PID ze wszystkimi członami ? Jakie masz współczynniki do tych członów? Próbowałeś zobaczyć jak robot się zachowuje w otwartej pętli sprzężenia zwrotnego?

Tutaj masz cały kurs dot. regulacji PID:

https://iautomatyka.pl/kurs-regulacji-pid-wstep-cz-1-34/

obszerny ale bardzo dobrze napisany.

Pozdrawiam

Na filmiku pracuje na PD, parametry po 20. Nie sprawdzałem przy otwartej pętli.

[Matthew11]

Cześć.

Kilka pytań, których celem jest znalezienie potencjalnego problemu a niekoniecznie uzyskanie na nie odpowiedzi:

• Czy obecna konstrukcja jest przemyślana (średnica kół, położenie IMU, dystrybucja masy), czytałeś ten wpis - https://forbot.pl/blog/budowa-robota-balansujacego-praktyczne-porady-id9178?
• Czy częstotliwość (output data rate) z jaką wyrzuca dane jest taka sama lub większa od częstotliwości Twojej pętli sterowania?
• Czy dobierałeś parametry PID w jakiś konkretny sposób?
• Czy próbowałeś wysterować układ stosując inny filtr zamiast filtru Kalmana np. komplementarny Jak dobierałeś parametry filtru Kalmana? Może Twój Kalman wprowadza jakieś znaczące opóźnienie?

Po obejrzeniu filmu, szukałbym problemu najpierw w samej konstrukcji (podlinkowany artykuł) a potem w parametrach PID - wygląda jak przesterowany regulator - zacznij z jakimś małym P i wyzerowanymi członami I i D i stopniowo zwiększaj P aż do uzyskania jakiegoś stabilnego zachowania. 

[FlyingDutch]

Hej,

to najpierw sprawdź jaka jest odpowiedź układu przy otwartej pętli.  20 dla członu P może być, ale dla członu D to trochę dużo. Tutaj masz kilka linków jak dobierać parametry dla regulatora PID:

https://termoregulatory.pl/pl/blog/p-dobor-nastaw-pid-w-praktyce

https://automatykab2b.pl/technika/46618-strojenie-pid-metody-doboru-nastaw-czesc-1

https://eia.pg.edu.pl/documents/1113028/0/KSS_Dobor_nastaw_PID.pdf

Pozdrawiam

[olimek]

@Matthew11 

Ad. 1 TAK, TAK i testuje rozmieszczenie li pol. Teoretycznie im wyżej masa tym lepiej, na zdjęciu pakiet jest najniżej jak się da, myślałem że masa poniżej osi ułatwi balans.

Ad. 2 pętla 10 ms, mielenie danych ~4.6 ms

Ad. 3 Własnie próbuję na czuja. Tzn tylko P i na chybił trafił aż robot w miarę sam nie ustoi (i tu się zatrzymałem).

Ad. 4 Dzisiaj po pracy spróbuję z komplementarnym. 

 

przy mniejszych wartościach Kp robot nie jest w stanie nawet dojść do pionu.

 

Edytowano Lipiec 27, 2020 przez olimek

[FlyingDutch]

5 godzin temu, olimek napisał:

@Matthew11

przy mniejszych wartościach Kp robot nie jest w stanie nawet dojść do pionu.

 

Cześć,

może w otwartej pętli sprzężenia zwrotnego masz za małe wzmocnienie, wtedy to już kaplica.

Pozdrawiam

[olimek]

@FlyingDutch Popraw mnie, ale ostatnia nadzieja w zwiększeniu wysokości robota i oddaleniu środka ciężkości od kół.

[FlyingDutch]

Cześć,

trzeba by wszystko policzyć - jakie masz momenty silników, jakie masy są umieszczone "na robocie" i jaki jest ich rozkład. Musiałbyś też zobaczyć jak wyglądają wyniki z filtru Kalmana.

Wydaje mi się, że powinieneś poczytać więcej teorii - dobór parametrów regulatora PID jest trudny i najlepiej zastosować jakąś sprawdzoną metodę.

Pozdrawiam

 

[olimek]

https://forbot.pl/forum/profile/11725-flyingdutch/

 

Ok wartości policzone metodą Metoda Chiena-Hronesa-Reswicka wyglądają na mocno przeregulowane. Obecnie podniosłem środek ciężkości. Na filmiku robot z otwartą pętlą, silniki 50% mocy. Nie mam już pomysłu, co z tym robić. Raczej podejrzewam stronę mechaniczną... Silniki n20 300 RPM. Nie ma mowy nawet o próbie utrzymania równowagi autonomicznie.

20200728_171613.zip

a tu przebieg z kalmana 

 

 

Edytowano Lipiec 28, 2020 przez olimek

[FlyingDutch]

Cześć,

widać, że robot ma nawet zapas mocy. Spróbuj tak, jak kolega wyżej napisał ustawić współczynnik P na te 20 i wyzeruj D i I. D - odpowiada za niwelowanie "szybkich" zmian a I za "powolnych". Postaraj się stopniowo zwiększać te wartości (o ile pamiętam jak robiłem PID'a to te wartości końcowe były małe w porównaniu do P). Najlepiej z podanych linków wybierz jedną metodę ustawiania parametrów i staraj się postępować zgodnie z jej opisem.

Pozdrawiam

[olimek]

W załączniku "stojący robot" Sam człon P. Dzięki nieocenionej pomocy kolegi lubniewicz.

20200729_171624.zip

[lubniewicz]

Nie ma problemu, cała przyjemność po mojej stronie. Polecam się na przyszłość. Ważne że udało się robota przywrócić do żywych. Z enkoderami byloby jeszcze lepiej .

[Matthew11]

@lubniewicz @olimek Super! Teraz musicie nam powiedzieć co było przyczyną i jak rozwiązaliście problem 

Edytowano Lipiec 29, 2020 przez Matthew11

[olimek]

W dużym skrócie największym błędem, był filtr kalmana za bardzo opierał się na gyro i przy zmianie kąta pokazywało szpilki przed zboczami co skutecznie uniemożliwiało jakakolwiek regulację