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pid制御によるライントレースについて

maj********さん

2014/6/1522:18:37

pid制御によるライントレースについて

以下に示すように、pic16f628aなどのマイコンプログラムによるpid制御と、オペアンプを用いた増幅回路、微積分回路などによるpid制御とどちらの方が精度良く制御を行えるでしょうか?ただし、いずれの場合も安い部品で回路を組むとします。(16f628aやtl084cnなど)

PICの場合
・センサーの電圧値を、PICのAD変換で取得。
・デジタルデータ用のPID制御のプログラム処理でモータへかける電圧を決定。(PWM制御などで)

オペアンプ使用の場合
・センサーの電圧を並列接続した増幅回路、積分回路、微分回路へ入力し、それぞれから出る電圧値を、加算回路で足す。

・その電圧を必要に応じて増幅して、モータドライバICのVrefなどに入力して、モータを制御

両方の方式を大雑把にいえばこんな感じになると思います。それでは回答宜しくお願いします。

補足mpcsp09さん

あなたの言うフィードバック理論というのは、オペアンプの仮想短絡とかのことを言ってるのでしょうか?だとしたら、理解してるつもりです。

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oka********さん

2014/6/1523:09:23

アナログ回路のPID制御など考えも及びません。
プログラムでPID制御するに決まっているでしょう。

そもそも、定数は試験してみなければ分かりませんから
回路で作るなんて気の遠くなる作業です。

ある程度のセンサの分解能とPWMで速度制御ができれば
それなりのPID制御でラインとレースができます。
さらに性能を上げるには、センサの分解能の見直しと
追従性の高いモーターを用意するしかありません。

プログラムである程度までは性能を上げられますが
メカがネックになって頭打ちになります。
良いメカ+それなりのプログラムでライントレースの
性能が左右されます。

そもそもライントレースに積分(I制御)はあまり必要ありません。
PD制御で十分です。

プログラムだと、すぐ実験できるのですから
まず試してみるべきです。

私なら、メカの作りにこだわります。
メカが良ければ、いい加減なプログラムでも
そこそこの性能が出ますが、メカが悪いと
いくらプログラムをいじったところで性能は
上がりません。
経験が物を言う世界です。

ステアリング方式か戦車型かメカの構成が
分かりませんが、速度が遅いのであれば
それなりに制御できますが、速度を上げたい
のであれば、メカの検討からです。

  • oka********さん

    2014/6/1821:50:54

    PIDのプログラム制御なんて、分かってしまえば
    簡単なものです。
    昔、学生のプログラムを30分ぐらいで改造してPID制御に
    したら、驚くほどトレースがスムーズになり、その学生は
    ビックリしていました。

    最初は定数をどうするか試行錯誤が必要ですが、いい値を
    見つければ、次からは、どの程度の値にすればいいか想定
    ができます。もちろん最も良い値を見つけるには試行錯誤を
    繰り返すわけですが、そこそこの制御なら経験で分かります。
    スピードを上げれば、定数も変わりますし、サンプリング時間も
    変えなくてはいけませんけどね。
    それで、経験上からI制御は不要だということが分かります。

    アナログ回路では、作り直しということも必要になりそうです。
    また、ノイズの問題だとか、バッテリーの電圧が下がれば
    モーターの応答性が変わるなど、実際やってみれば、いろいろ
    な問題が出てくるわけです。





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ベストアンサー以外の回答

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2014/6/1802:53:42

アナログの方が連続制御になるのでいいでしょう。
簡単です。それでもフィードバック理論は知っている?

マイコンでやる場合、サンプル制御となります。
さらに制御アルゴリズムは「サンプル制御理論」を学ばなければなりません。
知っていますか?Z変換とか、パルス伝達関数とか?
非常に大変。

しかし、
どちらも簡単ではありません。

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