如何制作PID控制的球平衡Stewart平台

第1步：获取资料

所需材料：

1。几张1/4“和1/8”丙烯酸

2。 6-伺服电机（我们使用了HS5485HB伺服电机）

3。 6-螺纹（可调）连杆

4。 6-CNC机械加工的伺服臂带有多个孔，可调节性

5。 12-Heim关节杆端头

6。 6-杆（可调）

7。 1- 17英寸五线电阻触摸屏面板USB套件（滚珠轴承的感测位置）

步骤2：准备材料

获得丙烯酸切割的最佳方法是使用激光凸轮。可能很难接触到它，因此也可以使用您熟悉的，经过适当培训并可以安全操作的任何切割工具轻松地切割丙烯酸树脂。例如，如果我在家中进行操作，我会使用手动顶锯。 Stewart平台的整体形状不必与我构建的模型完全匹配。但是，我确实想指出一些简化的机会。首先，通过使用三个基准而不是标准的两个基准来更容易地绘制俯仰和横滚自由度。通过使连杆与实际平台的连接为等边三角形来完成此操作。这使您可以忽略从头开始查找俯仰和横滚自由度（DOF）的所有复杂性，而我们使用3个非线性独立的“基础”，它们只是该角的拐角图三角形上升。这对您或我在此基础上写出坐标都是具有挑战性的，但是这些基础的相互依赖性很容易由代码处理。这种简化的假设是忽略所有复杂几何形状的关键。有关详细信息，请参见图片MS Paint图形和白板图片。

切割后，您需要钻出所有孔，这些孔是连杆和球形接头所连接的位置。小心使孔尺寸与您使用的适当硬件相匹配。这对于您选择的紧固件正常工作至关重要。孔的尺寸取决于您的紧固件所需的丝锥尺寸。为此，请找到有关特定丝锥尺寸，螺距和螺纹类型（精细与粗细）的在线参考。我建议使用丙烯酸线，但如果您必须使用细线，那应该可以解决，因为无论如何我们都使用这种线。现在是时候进行组装了。

步骤3：组装材料

仔细组装符合规格的材料。尤其要注意不要松开任何螺钉。完成此操作后，您将不得不通过调整大小并钻更大的孔并攻丝来更换硬件，或者您需要切割一整块丙烯酸树脂。请注意，触摸电阻屏也要小心。很脆弱！！！毕竟这是一薄层玻璃。请注意，我们自己遇到了事故。

步骤4：编程

编程可能需要一些时间。这是您的编程技能真正可以回报的地方。您不必从头开始编写代码，但是如果您可以找到经过注释和组织良好的源代码来进行修改，那么这将使工作变得更加轻松。这是我们源代码的链接：https：//github.com/a6guerre/Ball-balanced-on-Stew 。..，请自助！它当然没有进行优化，但是可以完成工作！请记住，我们为控件映射使用了三个独立的非正交，非线性独立的基础。我们只是读取x，y中的所有内容，然后映射到A，B和C。然后全局调整此响应，以调整我们希望系统响应的程度。

第5步：测试！

在这里，我们测试自由度。现在注意我们的三基收益如何！例如，要获得自由度自由度，我们只需在左侧降低一个单位，在右侧提高一个单位，反之亦然。同样重要的是，还要做得足够好，可以过滤掉触摸屏上的噪音。这对于将良好的数据馈入PID至关重要。

第6步：微调和欣赏！

测试阶段实际上只是为了找出错误。在这里，我们专注于微调控制系统。使用预设算法最好做到这一点。我最喜欢的是像处理严重的阻尼问题一样解决它，Ahem！我是物理学家！因此，您关闭了阻尼项！即导数项，其作用类似于拖动项。现在，球将剧烈振动！但是，目标是使振荡尽可能接近谐波，而不是尽可能增大或衰减。完成后，您可以打开导数项，并进行调整，直到它尽快回到平衡状态。这是达到临界阻尼的时候。但是，如果这种方法不起作用，则还有许多其他成熟的PID控制系统调整方案。我在Wikipedia上的PID控制器下找到了它。非常感谢您浏览我的项目，如果有任何疑问，请联系我们，我很乐意回答您的任何问题。特别说明：我想指出的是，这个项目从头到尾都是由Miracle Max Guerrro和我自己在不到四个星期的时间内完成的，其中包括在我们的第一个屏幕之后等待新的屏幕在海关停留两周打破。
责任编辑：wv