STM32單片機板球系統設計與程序調試 2017國賽資料

ID:342305 · 發表于 2019-1-5 15:37

在大一參加了2017年的全國大學生電子設計大賽，并且拿到了省賽二等獎，雖然效果不是特別的完美，但是實現了全部的功能。
因為每個點的位置差異，從點到點函數并不只有一種的情況啊
其實總共只有三種點的存在啊

2017年全國大學生電子設計大賽:
/*
      1.不同于auto變量，被stati定義的變量的內存只分配一次的，因此在下次調用時仍然保持上次的值，這是一個很重要的功能，
      而且也不用每次都開辟內存并寫入相應的數據，為CPU減輕負擔
      2.此外，sttic關鍵字限制變量的作用域，只能被模塊內所用函數訪問，但不能被模塊外其他函數訪問
      3.自動變量使用堆棧機制使用內存，而靜態變量是分配固定的內存
      4.register 請求將數據存到內部寄存器中，不用通過內存尋址來訪問變量，提高訪問效率
      5.volatile 從他的內存中讀取數據，而不使用寄存器緩存的值  即不使用寄存器優化
*/

/*typedef unsigned char uchar 對比著看這個你就應該懂啦吧多多學習這些基礎的東西  以后看別人的代碼就不會太費事啦*/
//    printf("count1=%d\r\n",usart2_dat);


   u8 item3_flag=0;
   u16  time_tingliu;
   char cha_x,cha_y;
   static uint32_t MoveTimeCnt = 0;
   MoveTimeCnt += 5;                               //每5ms運算1次

if(item3_flag==0)
{

   if( (target_BUF[6]<Position_BUF[6])  &&  (target_BUF[7]<Position_BUF[7]) )
      {
            target_BUF[6]=Position_BUF[0]+MoveTimeCnt*0.2;       //這相當于是一個隨動系統，但不知道那個效果好啊
            target_BUF[7]=Position_BUF[1]+MoveTimeCnt*0.2;       //到了調試時按照具體的現象定方案吧
      }

      PID_M1_SetPoint(target_BUF[6]);    //X方向PID定位目標值0
      PID_M1_SetKp(85);
      PID_M1_SetKi(0);
      PID_M1_SetKd(2000);

      PID_M2_SetPoint(target_BUF[7]);    //Y方向PID定位目標值0
      PID_M2_SetKp(85);
      PID_M2_SetKi(0);
      PID_M2_SetKd(2000);

      M1.PWM = PID_M1_PosLocCalc(Ball_x); // 電機一PWM計算
      M2.PWM = PID_M2_PosLocCalc(Ball_y);  // 電機二PWM計算       //但是暫時并沒有使用積分分離，只有積分限幅最后加

      if(M1.PWM > POWER1_MAX)  M1.PWM =  POWER1_MAX;
      if(M1.PWM < POWER1_MIN)  M1.PWM =  POWER1_MIN;

      if(M2.PWM > POWER2_MAX)  M2.PWM = POWER2_MAX;
      if(M2.PWM < POWER2_MIN)  M2.PWM = POWER2_MIN;

   MotorMove(M1.PWM,M2.PWM);

      //這里計算的就是絕對的誤差大小啦
      cha_x=Position_BUF[6]-Ball_x;
      cha_y=Position_BUF[7]-Ball_y;
      if(  (abs(cha_x)<4)  &&  (abs(cha_y)<4) )
      {
            time_tingliu+=5;
         if(time_tingliu==420)
         {
               item3_flag=1;
         }
      }

   }

   else    //但是要求在P5停留至少兩秒的程序并沒有寫，覺著并不需要但是時間確實是需要特別注意的一個地方
   {
         if( (target_BUF[8]<Position_BUF[8])  &&  (target_BUF[9]<Position_BUF[9]) )
         {
                  target_BUF[8]=Position_BUF[6]+MoveTimeCnt*0.2;       //這相當于是一個隨動系統，但不知道那個效果好啊
                  target_BUF[9]=Position_BUF[7]+MoveTimeCnt*0.2;       //到了調試時按照具體的現象定方案吧
         }

         PID_M1_SetPoint(target_BUF[8]);    //X方向PID定位目標值0
         PID_M1_SetKp(85);
         PID_M1_SetKi(0);
         PID_M1_SetKd(2000);

         PID_M2_SetPoint(target_BUF[9]);    //Y方向PID定位目標值0
         PID_M2_SetKp(85);
         PID_M2_SetKi(0);
         PID_M2_SetKd(2000);

         M1.PWM = PID_M1_PosLocCalc(Ball_x); // 電機一PWM計算
         M2.PWM = PID_M2_PosLocCalc(Ball_y);  // 電機二PWM計算       //但是暫時并沒有使用積分分離，只有積分限幅最后加

      if(M1.PWM > POWER1_MAX)  M1.PWM =  POWER1_MAX;
      if(M1.PWM < POWER1_MIN)  M1.PWM =  POWER1_MIN;

      if(M2.PWM > POWER2_MAX)  M2.PWM = POWER2_MAX;
      if(M2.PWM < POWER2_MIN)  M2.PWM = POWER2_MIN;


         MotorMove(M1.PWM,M2.PWM);

   }

}

/*------------------------------------------
函數功能:第4問PID計算
函數說明:電機M1控制X方向，電機M2控制Y軸方向
------------------------------------------*/
void item4()
{
   u8 item4_flag=0;
   u16  time_tingliu;
   char cha_x,cha_y;
   static uint32_t MoveTimeCnt = 0;
   MoveTimeCnt += 5;                               //每5ms運算1次

if(item4_flag==0)
{

   if( (target_BUF[8]<Position_BUF[8])  &&  (target_BUF[9]<Position_BUF[9]) )
      {
            target_BUF[8]=Position_BUF[0]+MoveTimeCnt*0.2;       //這相當于是一個隨動系統，但不知道那個效果好啊
            target_BUF[9]=Position_BUF[1]+MoveTimeCnt*0.2;       //到了調試時按照具體的現象定方案吧
      }

      PID_M1_SetPoint(target_BUF[8]);    //X方向PID定位目標值0
      PID_M1_SetKp(85);
      PID_M1_SetKi(0);
      PID_M1_SetKd(2000);

      PID_M2_SetPoint(target_BUF[9]);    //Y方向PID定位目標值0
      PID_M2_SetKp(85);
      PID_M2_SetKi(0);
      PID_M2_SetKd(2000);

      M1.PWM = PID_M1_PosLocCalc(Ball_x); // 電機一PWM計算
      M2.PWM = PID_M2_PosLocCalc(Ball_y);  // 電機二PWM計算       //但是暫時并沒有使用積分分離，只有積分限幅最后加

      if(M1.PWM > POWER1_MAX)  M1.PWM =  POWER1_MAX;
      if(M1.PWM < POWER1_MIN)  M1.PWM =  POWER1_MIN;

      if(M2.PWM > POWER2_MAX)  M2.PWM = POWER2_MAX;
      if(M2.PWM < POWER2_MIN)  M2.PWM = POWER2_MIN;

   MotorMove(M1.PWM,M2.PWM);

      //這里計算的就是絕對的誤差大小啦
      //先確定我可以很好的到達區域5，然后再從區域5跑到區域9    在區域1到區域9的途徑很多  我可以隨意選擇的啊
      cha_x=Position_BUF[8]-Ball_x;
      cha_y=Position_BUF[9]-Ball_y;
      if(  (abs(cha_x)<4)  &&  (abs(cha_y)<4) )
      {
            time_tingliu+=5;
         if(time_tingliu==100)
         {
               item4_flag=1;
         }
      }
   }

   else
   {
         if( (target_BUF[16]<Position_BUF[16])  &&  (target_BUF[17]<Position_BUF[17]) )
         {
                  target_BUF[16]=Position_BUF[8]+MoveTimeCnt*0.2;       //這相當于是一個隨動系統，但不知道那個效果好啊
                  target_BUF[17]=Position_BUF[9]+MoveTimeCnt*0.2;       //到了調試時按照具體的現象定方案吧
         }

         PID_M1_SetPoint(target_BUF[16]);    //X方向PID定位目標值0
         PID_M1_SetKp(85);
         PID_M1_SetKi(0);
         PID_M1_SetKd(2000);

         PID_M2_SetPoint(target_BUF[17]);    //Y方向PID定位目標值0
         PID_M2_SetKp(85);
         PID_M2_SetKi(0);
         PID_M2_SetKd(2000);

         M1.PWM = PID_M1_PosLocCalc(Ball_x); // 電機一PWM計算
         M2.PWM = PID_M2_PosLocCalc(Ball_y);  // 電機二PWM計算       //但是暫時并沒有使用積分分離，只有積分限幅最后加

      if(M1.PWM > POWER1_MAX)  M1.PWM =  POWER1_MAX;
      if(M1.PWM < POWER1_MIN)  M1.PWM =  POWER1_MIN;

      if(M2.PWM > POWER2_MAX)  M2.PWM = POWER2_MAX;
      if(M2.PWM < POWER2_MIN)  M2.PWM = POWER2_MIN;


         MotorMove(M1.PWM,M2.PWM);

   }

5 上下限 0.8-1.2
1題
      PID_M1_SetKp(0.07);
      PID_M1_SetKi(0);
      PID_M1_SetKd(0.8);
      PID_M2_SetKp(0.07);
      PID_M2_SetKi(0);
      PID_M2_SetKd(0.8);

      PID_M1_SetPoint(Position_BUF[8]);          //X方向PID定位目標值0
      PID_M1_SetKp(0.111);
      PID_M1_SetKi(0.005);
      PID_M1_SetKd(2);

      PID_M2_SetPoint(Position_BUF[9]);    //Y方向PID跟蹤目標值sin
      PID_M2_SetKp(0.111);
      PID_M2_SetKi(0.005);
      PID_M2_SetKd(2);
2題    PID_M1_SetPoint(Position_BUF[8]);          //X方向PID定位目標值0
      PID_M1_SetKp(0.22);
      PID_M1_SetKi(0.02);
      PID_M1_SetKd(1.8);

      PID_M2_SetPoint(Position_BUF[9]);    //Y方向PID跟蹤目標值sin
      PID_M2_SetKp(0.22);
      PID_M2_SetKi(0.02);
      PID_M2_SetKd(1.8);

void item7()
{
static u8 i;

const float priod =4000;                //單擺周期(毫秒)    1851
static uint32_t MoveTimeCnt = 0;

float set_x = 0.0;
float set_y = 0.0;

float Normalization = 0.0;
float Omega = 0.0;

MoveTimeCnt += 100;                                  //每100ms運算1次,來源于100ms的定時器函數
Normalization = (float)MoveTimeCnt / priod;    //對單擺周期歸一化
Omega = 2.0*3.1415926*Normalization;                //對2π進行歸一化處理


set_x = R*sin(Omega);                //計算出X方向當前擺角
set_y = R*sin(Omega+((3.0*3.141592)/2.0));    //計算出Y方向當前擺角    3*PI/2 是順時針轉圈用正弦余弦就不用這個關系啦

set_x=set_x*4+117;
set_y=set_y*4+116;

PID_M1_SetPoint(set_x); //X方向PID跟蹤目標值sin
PID_M1_SetKp(0.21);
PID_M1_SetKi(0.02);
PID_M1_SetKd(2.01);

PID_M2_SetPoint(set_y); //Y方向PID跟蹤目標值cos
PID_M2_SetKp(0.21);
PID_M2_SetKi(0.02);
PID_M2_SetKd(2.01);

         M1.PWM = PID_M1_PosLocCalc(Ball_x);    // 電機一PWM計算
         M2.PWM = PID_M2_PosLocCalc(Ball_y);  // 電機二PWM計算       //但是暫時并沒有使用積分分離，只有積分限幅最后加

      if(M1.PWM > POWER1_MAX)  M1.PWM =  POWER1_MAX;
      if(M1.PWM < POWER1_MIN)  M1.PWM =  POWER1_MIN;

      if(M2.PWM > POWER2_MAX)  M2.PWM =  POWER2_MAX;
      if(M2.PWM < POWER2_MIN)  M2.PWM =  POWER2_MIN;             //83 95 107

      MotorMove(M1.PWM,M2.PWM);

   //作為一個標志，指示系統的運行
i++;
if(i==10)
{
//             printf("All is well!\r\n");
//       printf("count1=%d\r\n",M1.PWM);
//       printf("count2=%d\r\n",M2.PWM);
         i=0;
}
   send_data(&set_x,&set_y);    //  一三目標二四實
}

下面是主程序:

/**
** 2017全國大學生電子設計大賽
**/
//記得檢查優先級啊，刪減變量到時候估計PID的選擇也是一個問題啊
/*
比賽記錄：
整個題目全是在要求在X秒之內完成，要停留多少多少秒，可見時間到時候會成為一個很重要的判斷標準
而且可以看出對小球的快速性要求非常高誰快誰就是王
*/
#include "sys.h"
int main(void)
{
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //設置系統中斷優先級分組2
NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, NVIC_EncodePriority(5, 0, 0));
All_init();
while(1)
{
}
}

復制代碼

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STM32單片機板球系統設計與程序調試 2017國賽資料

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