Определение точной взаимосвязи между ШИМ и рулевым управлением

Я использую драйвер L298n для создания базового радиоуправляемого автомобиля. Я понимаю, что ШИМ используется для управления скоростью двигателей и что автомобиль будет поворачиваться, когда колеса с одной стороны автомобиля имеют обороты, отличные от оборотов с другой стороны. Я беру пользовательский ввод с оси x джойстика.

Однако я не уверен, как получить точное соотношение между оборотами в минуту и углом поворота автомобиля.

Мой подход до сих пор:

  1. Если автомобиль поворачивает налево, колеса с левой стороны поворачиваются по меньшей дуге, и, следовательно, внутренние колеса имеют меньшую частоту вращения. Чем резче поворот, тем медленнее вращаются внутренние колеса.

  2. ШИМ используется для управления частотой вращения двигателей.

  3. Каждый угол поворота соответствует окружностям разного радиуса. Следовательно, более резкий поворот соответствовал бы окружности с очень маленьким радиусом.

  4. Поэтому мне нужно сопоставить значения оси x аналогового джойстика с углами, на которые я хочу, чтобы автомобиль поворачивал. Как только я узнаю соотношение между оборотами в минуту и углом поворота автомобиля, я могу сопоставить значения джойстика со значениями PWM.

Этот вопрос уже задавался здесь, и, по-видимому, консенсус заключается в том, что для точной калибровки требуется какой-то механизм обратной связи.

У меня есть два вопроса:

  1. Где я могу узнать больше об этом механизме обратной связи?
  2. Чисто с точки зрения физики, учитывая идеальные условия, как мне определить связь между частотой вращения и углом поворота рулевого колеса?

, 👍0

Обсуждение

Что касается №1, угол поворота будет зависеть не только от числа оборотов внутреннего колеса. Это также не будет простым соотношением оборотов 2 колес в минуту. Частота вращения колеса (об / мин * окружность колеса) является лучшим показателем. Расстояние между колесами из стороны в сторону также имеет важное значение. Вы хотите, чтобы соотношение скоростей внутреннего и внешнего колес соответствовало отношению желаемой окружности поворота внутреннего и внешнего колес. Это даст вам плавный поворот без проскальзывания колес. Если соотношение скоростей вращения колес не соответствует соотношению внутренних и внешних окружностей поворота колеса, один или оба комплекта колес будут проскальзывать., @Duncan C


1 ответ

2

Где я могу узнать больше об этом механизме обратной связи?

Это зависит от вида обратной связи. Вы можете иметь абсолютную или относительную обратную связь. Относительным было бы, например, использовать кодировщик на каждом колесе, чтобы узнать, на сколько оно повернулось. Абсолютным было бы использование компаса, чтобы точно знать, в каком направлении движется транспортное средство в любой момент.

Чисто с точки зрения физики, учитывая идеальные условия, как мне определить связь между частотой вращения и углом поворота рулевого колеса?

Если вы знаете, сколько повернулось каждое колесо, то это действительно простая тригонометрия. У вас есть две дуги, которые имеют одинаковую пропорцию по окружности двух окружностей. Окружности должны иметь одну и ту же центральную точку. Ну, я говорю "простой" - это относительный термин. И, конечно, это зависит от того, двигаетесь ли вы как автомобиль (т. Е. Поворачиваете при движении вперед) или как танк (поворачиваете на месте), являются ли такие вычисления особенно значимыми.

Но, конечно, это только в том случае, если вы действительно знаете частоту вращения. Что требует обратной связи.

Нет простой взаимосвязи между ШИМ и углом поворота. Это происходит потому, что PWM не определяет обороты в минуту:

  • PWM определяет ток
  • Ток определяет крутящий момент
  • Крутящий момент определяет ускорение (и, в конечном счете, максимальную скорость) при различных нагрузках и условиях.

Эти нагрузки и условия меняются в зависимости от множества факторов. Поскольку невозможно изменить угол наклона колес, они должны будут скользить по поверхности при повороте. Это увеличивает трение и варьируется в зависимости как от скорости, с которой вы поворачиваете, так и от угла поворота и поверхности, по которой вы едете в данный момент. Поверхность с высоким коэффициентом трения увеличит передачу мощности и в то же время потребует большей мощности для поворота. Более острый угол поворота приведет к большему скольжению и потребует большей мощности для преодоления трения.

Это очень сложная взаимосвязь со слишком большим количеством переменных. Вот почему автомобили оснащены рулевым механизмом для изменения угла наклона колес, а некоторые автомобили также имеют рулевое управление на задних колесах для изменения угла наклона задних колес, чтобы уменьшить скольжение и трение (например, Porsche 911 и многие большие тяжелые автомобили), и почему лондонские такси используют рулевое управление "Ackermann" это придает каждому колесу разный угол при повороте, чтобы увеличить угол, на который может поворачиваться автомобиль, чтобы ему было легче поворачивать на дороге.

Так что в целом, если вы хотите знать, в каком направлении вы указываете в любой момент, хотя это сложнее в интерфейсе и использовании и может быть немного дороже, компас или другой датчик абсолютного поворота - это то, что вам нужно.

Если вы хотите повернуть на определенный угол (или повернуть на определенный угол, что является просто относительным изменением между двумя определенными углами), то это случай "немного подвинуться", затем "посмотреть, под каким углом я нахожусь", затем "подвинуться еще немного" и "посмотреть, что угол, под которым я нахожусь".

Вы могли бы либо использовать упрощенный подход, при котором вы всегда перемещаетесь дискретными шагами, либо использовать PID для вычисления того, сколько будет достаточно для поворота, чтобы вы все ближе и ближе приближались к желаемому углу, в зависимости от того, как далеко вы повернули в прошлый раз.

,
Смотрите также: