
基于PID算法的小车直线行驶控制(含步骤、程序及PID库)-电路方案
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简介:
本项目详细介绍了利用PID算法实现小车直线行驶控制的方法,包括具体实施步骤、编程代码以及PID算法库的应用,旨在帮助电子爱好者和工程师掌握自动控制系统的基础知识。
在开始之前需要解释为什么选择使用PID算法来控制小车。许多DIY爱好者都会遇到这样的问题:原本应该直线行驶的小车为什么会偏离轨道(即所谓的“走不直”)。导致这种情况的原因有很多,比如两个电机的驱动特性不可能完全一致、外形大小也不可能相同,在组装过程中也可能会出现精度上的差异;此外,轮胎在滚动时可能出现打滑现象或碰到细小障碍物等都会造成左右轮速度的不同,从而导致行驶轨迹偏移。开环控制系统无法消除这些随机扰动引起的误差,因此要使小车能够沿着直线行进,必须采用闭环控制方式,在遇到干扰因素后能及时调整左右轮的速度偏差。
PID算法是一种典型的闭环控制方法,实现它需要硬件上的反馈机制——即使用带有测速装置的电机。本项目的目标是通过应用PID算法来修正小车行驶过程中两轮速度之间的差异,并确保其能够沿着直线路径行进。具体来说,我们将利用一个安卓应用程序(App)来操控小车的方向和位置,而该程序则是基于App Inventor 2开发平台进行编写的。
所需材料清单如下:
1. Arduino Uno控制板
2. 扩展版Arduino Uno电路板
3. DFRobot L298双路直流电机驱动器(最大电流可达2A)
4. HC-05或HC-06蓝牙模块用于无线通信连接
5. 坦克底盘结构作为小车的基础框架
6. 两台配备霍尔传感器的电动机以确保精确的速度反馈信息
7. 锂电池为整个系统供电
8. 多种杜邦线缆用来搭建电路
软件方面主要包括:
1. Arduino集成开发环境(IDE)用于编写控制程序代码;
2. App Inventor应用程序设计工具,用来自动生成安卓设备上的用户界面及逻辑功能。
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