arduino循迹pid

在使用Arduino进行循迹PID控制时，主要步骤包括传感器数据采集、PID算法计算和电机控制。以下是具体实现过程：

1. 硬件准备

• Arduino板（如Arduino Uno）

• 红外循迹传感器（如QTR-8RC）

• 电机驱动模块（如L298N）

• 直流电机和轮子

2. 软件库

可以使用以下Arduino库：

• PID库：用于PID算法计算。

3. 电路连接

• 红外循迹传感器连接到Arduino的模拟或数字输入引脚。

• 电机通过电机驱动模块连接到Arduino的数字输出引脚。

• 电源连接需注意电压和电流的匹配。

4. 编写代码

初始化和库的导入

#include <PID_v1.h>

// PID参数设置
double Setpoint, Input, Output;
double Kp=2, Ki=0, Kd=1; // 具体参数需根据实际情况调整
PID myPID(&Input, &Output, &Setpoint, Kp, Ki, Kd, DIRECT);

// 电机引脚定义
#define LEFT_MOTOR_FORWARD 5
#define LEFT_MOTOR_BACKWARD 6
#define RIGHT_MOTOR_FORWARD 9
#define RIGHT_MOTOR_BACKWARD 10

// 传感器引脚定义
#define NUM_SENSORS 8
#define TIMEOUT 2500
#define EMITTER_PIN 2
QTRSensorsRC qtrrc((unsigned char[]) {14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21}, NUM_SENSORS, TIMEOUT, EMITTER_PIN);

unsigned int sensorValues[NUM_SENSORS];

设置和循环

void setup() {
  // 初始化电机引脚
  pinMode(LEFT_MOTOR_FORWARD, OUTPUT);
  pinMode(LEFT_MOTOR_BACKWARD, OUTPUT);
  pinMode(RIGHT_MOTOR_FORWARD, OUTPUT);
  pinMode(RIGHT_MOTOR_BACKWARD, OUTPUT);

  // 设置PID目标值
  Setpoint = 3500; // 理论中心值

  // 启动PID控制器
  myPID.SetMode(AUTOMATIC);
}

void loop() {
  // 读取传感器值
  unsigned int position = qtrrc.readLine(sensorValues);
  Input = position;
  
  // 计算PID输出
  myPID.Compute();
  
  // 控制电机
  int motorSpeed = 200; // 基础速度
  int leftMotorSpeed = motorSpeed + Output;
  int rightMotorSpeed = motorSpeed - Output;
  
  // 限制速度范围
  leftMotorSpeed = constrain(leftMotorSpeed, 0, 255);
  rightMotorSpeed = constrain(rightMotorSpeed, 0, 255);
  
  // 电机正反转控制
  if(leftMotorSpeed > 0) {
    analogWrite(LEFT_MOTOR_FORWARD, leftMotorSpeed);
    analogWrite(LEFT_MOTOR_BACKWARD, 0);
  } else {
    analogWrite(LEFT_MOTOR_FORWARD, 0);
    analogWrite(LEFT_MOTOR_BACKWARD, -leftMotorSpeed);
  }
  
  if(rightMotorSpeed > 0) {
    analogWrite(RIGHT_MOTOR_FORWARD, rightMotorSpeed);
    analogWrite(RIGHT_MOTOR_BACKWARD, 0);
  } else {
    analogWrite(RIGHT_MOTOR_FORWARD, 0);
    analogWrite(RIGHT_MOTOR_BACKWARD, -rightMotorSpeed);
  }
}

5. 调整PID参数

初始的Kp, Ki, Kd参数可能需要根据实际情况调整。调试时可以通过手动调节这些参数，观察循迹效果来优化系统性能。

6. 其他注意事项

• 校准传感器：在实际使用前，需对红外传感器进行校准，以获得准确的读数。

• 电机控制：确保电机驱动模块的电源和控制信号正确连接，避免过流或过压。

• 响应速度：通过调节PID参数，找到响应速度和稳定性的平衡点。

通过以上步骤，可以实现Arduino的循迹PID控制，适用于自动循迹小车等应用场景。