Bu projemizde pid kontrol tabanlı topu denge noktasında sabitleyen iki eksenli top dengeleme robotunun yapımından bahsedeceğim.Top dengeleme sisteminde iki yöntem kullanılmaktadır.Bir yöntem topun mesafesini ölçerek diğer yöntem de  görüntü işleme tabanlı yapılmaktadır.Görüntü işleme ile dengeleme sistemini ilerleyen günlerde anlatacağım.Bu projemizin dengeleme sistemi için topun mesafesini ölçerek PID algoritmasında belirlediğimiz noktada sabitlenmesini sağlayacak bir algoritma geliştireceğiz.Ayrıca matlab üzerinden de topun mesafesini anlık görebileceğiz.Top dengeleme robotu projemize başlayalım.

Malzemeler:

1. Arduino Uno
2. Ping Ultrasonik Sensör
3. Dijital Servo Motor (20kg.cm ideal)
4. 5v DC Güç Kaynağı

Elektronik Kısım:

Sensör Bağlantıları:

Sinyal Pin – Dijital 7.Pin

VCC- 5V

GND – GND

Servo Motor Bağlantıları:

Sinyal Pin – Dijital 9.Pin

VCC – 5V

GND – GND

Mekanik Kısım:

Top 34 cm uzunluğunda bir düzlemde hareket edecek.Alttaki kısımda servo motor kolu döndürerek üstteki düzlemi hareket ettirecek.Gerekli uzunluklar şekilde gösterilmiştir.

Yazılım Kısmı:

Matlab Yazılımı >> Matlab PID Plot

Ardino Yazılımı:

PID Kütüphanesi >> PID_v1

#include<Servo.h>
#include<PID_v1.h>
const int servoPin = 9;
float Kp = 2.5;// İlk Oransal Kazanç
float Ki = 0; // İlk İntegral Kazancı
float Kd = 1.1; //İlk Türev Kazancı
double Setpoint, Input, Output, ServoOutput;
PID myPID(&Input, &Output, &Setpoint, Kp, Ki, Kd, DIRECT);
Servo myServo;
 
void setup() {
 
Serial.begin(9600);
myServo.attach(servoPin);
Input = readPosition();
myPID.SetMode(AUTOMATIC);
myPID.SetOutputLimits(-80,80); // -80 ile 80 derece arası
}
 
void loop()
{
Setpoint = 15; // Denge Noktası
Input = readPosition();
 
myPID.Compute();
 
ServoOutput=102+Output;
myServo.write(ServoOutput);
}
 
float readPosition() {
delay(40);
 
const int pingPin = 7;
 
long duration, cm;
unsigned long now = millis();
pinMode(pingPin, OUTPUT);
digitalWrite(pingPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(pingPin, HIGH);
delayMicroseconds(5);
digitalWrite(pingPin, LOW);
 
pinMode(pingPin, INPUT);
duration = pulseIn(pingPin, HIGH);
 
cm = duration/(29*2);
 
if(cm > 30) // 30 cm top için maksimum pozisyon
{cm=30;}
 
Serial.println(cm);
 
return cm; //Mesafe değerini döndürür.
}

Arduino yazılım kısmında Setpoint tanımlaması topun duracağı noktadır.Bu noktanın değerini değiştirerek topun istediğimiz noktada kalmasını sağlayacağız.

Not: Topun hareket ettiği düzlemin yatay olabilmesi için, servo motor açısı 102 derece olmalıdır.

Güncelleme : 09.02.2017

Hc-Sr04 Ultrasonik sensörle yapmak isterseniz aşağıdaki kodu kullanabilirsiniz. Sensörün trig pini D6, echo pini D7 pinlerine takınız.

#include<Servo.h>
#include<PID_v1.h>
const int servoPin = 9;
float Kp = 2.5;// İlk Oransal Kazanç
float Ki = 0; // İlk İntegral Kazancı
float Kd = 1.1; //İlk Türev Kazancı
double Setpoint, Input, Output, ServoOutput;
PID myPID(&Input, &Output, &Setpoint, Kp, Ki, Kd, DIRECT);
Servo myServo;
#define trigPin 6
#define echoPin 7
void setup() {

Serial.begin(9600);
myServo.attach(servoPin);
Input = readPosition();
myPID.SetMode(AUTOMATIC);
myPID.SetOutputLimits(-80,80); // -80 ile 80 derece arası
pinMode(trigPin, OUTPUT);
pinMode(echoPin, INPUT);
}

void loop()
{
Setpoint = 15; // Denge Noktası
Input = readPosition();

myPID.Compute();

ServoOutput=102+Output;
myServo.write(ServoOutput);
}

float readPosition() {
delay(40);
long duration, cm;
unsigned long now = millis();
digitalWrite(trigPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin, LOW);
duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
cm = (duration/2) / 29.1;

if(cm > 30) // 30 cm top için maksimum pozisyon
{cm=30;}

Serial.println(cm);

return cm; //Mesafe değerini döndürür.
}