Precision PID Control: Ball and Plate
ระบบ Ball and Plate เป็นปัญหาคลาสสิกในทฤษฎีการควบคุม คล้ายกับหุ่นยนต์ทรงตัว แต่ทำงานในสองแกนแทนที่จะเป็นแกนเดียว ต้องอาศัยความแม่นยำระดับต่ำกว่ามิลลิเมตร และการปรับแต่งทางคณิตศาสตร์อย่างจริงจัง
อัลกอริทึม PID
- ค่า Error: จุดศูนย์กลางของแผ่นคือ
[X:0, Y:0]กล้อง (หรือ Resistive Touch Panel) ตรวจจับได้ว่าลูกบอลอยู่ที่[X:15, Y:-10]ความแตกต่างนั้นคือ "Error" - Proportional: ทำการแก้ไขทันทีโดยอิงตามขนาดของ Error
- Integral: หากลูกบอลเคลื่อนที่ไปยังจุดศูนย์กลางไม่เร็วพอ ให้ค่อยๆ เพิ่มการแก้ไข
- Derivative: เมื่อลูกบอล เข้าใกล้ จุดศูนย์กลาง ให้ใช้เบรก (การแก้ไขแบบย้อนกลับ) เพื่อไม่ให้มันเคลื่อนที่เลยจุดศูนย์กลางและกลิ้งตกลงไปอีกด้าน!
ฮาร์ดแวร์ที่จำเป็น
- Arduino Mega/Uno: ต้องอาศัยการคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน
- Resistive Touch Panel (4-wire): ดึงมาจากแท็บเล็ตเก่า ซึ่งทำหน้าที่เป็น "แผ่น" (Plate) เมื่อลูกเหล็กกลิ้งอยู่บนนั้น มันจะส่งออกพิกัด X/Y ที่แม่นยำทันที
- High-Speed Servos (x2): วางอยู่ใต้แผ่นบน Universal Joint ตัวหนึ่งควบคุมการเอียงในแกน X อีกตัวหนึ่งควบคุมการเอียงในแกน Y
การทำโปรเจกต์นี้สำเร็จหมายความว่าคุณได้เชี่ยวชาญ PID แล้ว ทำให้คุณสามารถตั้งโปรแกรม Gimbals สำหรับการทรงตัว หรือ Quadcopters ที่ลอยอยู่ได้