基于图像识别的云台追小球（增量式PID）源程序 -

标题: 基于图像识别的云台追小球（增量式PID）源程序 [打印本页]

作者: 涂益豪 时间: 2021-3-3 09:54
标题: 基于图像识别的云台追小球（增量式PID）源程序
一、核心的思路
通过openmv识别小球与stm32进行串口通行，stm32通过增量式PID算法控制云台的精准移动
二、openmv程序
import sensor, image, time
from pyb import UART
import json
yellow_threshold = (50, 75,20, 60, 35, 70)
sensor.reset() # Initialize the camera sensor.
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565) # use RGB565.
sensor.set_framesize(sensor.QQVGA) # use QQVGA for speed.
sensor.skip_frames(10) # Let new settings take affect.
sensor.set_auto_whitebal(False) # turn this off.

sensor.set_contrast(3)
clock = time.clock() # Tracks FPS.
uart = UART(3, 115200)
uart.init(115200, bits=8, parity=None, stop=1)  #8位数据位，无校验位，1位停止位
# Only blobs that with more pixels than "pixel_threshold" and more area than "area_threshold" are
# returned by "find_blobs" below. Change "pixels_threshold" and "area_threshold" if you change the
# camera resolution. "merge=True" merges all overlapping blobs in the image.
def find_max(blobs):
max_size=0
for blob in blobs:
      if blob[2]*blob[3] > max_size:
         max_blob=blob
         max_size = blob[2]*blob[3]
return max_blob
while(True):
clock.tick() # Track elapsed milliseconds between snapshots().
img = sensor.snapshot() # Take a picture and return the image.

yellow_blobs  =  img.find_blobs([yellow_threshold])
if yellow_blobs:
      max_blob = find_max(yellow_blobs)
      img.draw_cross(max_blob.cx(),max_blob.cy())
      img.draw_circle(max_blob.cx(),max_blob.cy(),max_blob.cx()-max_blob.x(), color = (255, 255, 255))
a=max_blob.cx()
b=120-max_blob.cy()
c=20
d=50
e=1
print('横坐标：%d'%max_blob.cx())
print('纵坐标：%d'%max_blob.cy())
data=bytearray([0xb3,0xb3,int(a),int(b),int(c),int(d),int(e),0x5b])
uart.write(data)
三、增量式pid
1、为什么使用增量式PID
1增量式算法不需要做累加，控制量增量的确定仅与最近几次偏差采样值有关，计算误差对控制量计算的影响较小。而位置式算法要用到过去偏差的累加值，容易产生较大的累加误差。
2增量式算法得出的是控制量的增量，例如在阀门控制中，只输出阀门开度的变化部分，误动作影响小，必要时还可通过逻辑判断限制或禁止本次输出，不会严重影响系统的工作。而位置式的输出直接对应对象的输出，因此对系统影响较大。
3增量式PID控制输出的是控制量增量，并无积分作用，因此该方法适用于执行机构带积分部件的对象，如步进电机等，而位置式PID适用于执行机构不带积分部件的对象，如电液伺服阀。
4在进行PID控制时，位置式PID需要有积分限幅和输出限幅，而增量式PID只需输出限幅
2、实现代码
static double Proportion=2;                            //比例常数 Proportional Const
      static double Integral=0.4;       //                   //积分常数 Integral Const
      static double Derivative=0.02;  //
/********************增量式PID控制设计************************************/
//NextPoint当前输出值
//SetPoint设定值
int PID_Calc1(float NextPoint,float SetPoint)
{
                           //微分常数 Derivative Const
      static float    LastError;                               //Error[-1]
      static float    PrevError;                               //Error[-2]
  int Outpid;
  float       iError;//当前误差

  iError=SetPoint-NextPoint;                         //增量计算
  Outpid=(Proportion * iError)                //E[k]项
            -(Integral * LastError)    //E[k-1]项
            +(Derivative * PrevError); //E[k-2]项

  PrevError=LastError;                   //存储误差，用于下次计算
  LastError=iError;
  return(Outpid);                                     //返回增量值
}

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