調整用のログの取得開始時間の調整 – HM-StarterKit初級者 Part 3 –

こんにちわ。青木です。

HM-StarterKit初級者 Part1とPart2までは、ハードウェアに対しての対処方法について紹介しました。Part3からは、ソフトウェアに関しての困りごとの対処方法になります。Part3は、車体角速度制御PIDのゲイン調整用のログの取得開始時間の調整方法になります。

車体角速度制御って?
車体角速度制御PIDのゲインの調整方法
グラフの初めに変化していないところがある
改善方法
お知らせ

車体角速度制御って?

角速度の名前に車体と書いてあります。角速度だけで良いのでは?と思う方もいると思いますが、角速度は、回転系の速度をいいます。マイクロマウスの場合、回転するものは、車体(図1)とホイール(図2)の2種類あります。

図1

図2

そのため、角速度の文字の前に車体と書いてどの角速度に対して制御するのかを明確にしています。(上司のチェック時に角速度制御と書いて提出したら車体を書け〜と言われて”はっ”と思ったので説明を追加しておきました)
ここでの車体角速度制御については、超信地旋回時の調整についてになります。

車体角速度制御PIDのゲインの調整方法

車体角速度制御PIDのゲインの調整方法ですが、HM-Starterkitをご購入された方のみダウンロードができるマイクロマウスHM StarterKitパート4「操作説明書」の3-3-4 回転方向のPIDゲイン調整のところで調整方法が書いてあります。回転方向のPIDゲイン調整方法ですが、並進方向のPIDゲイン調整と同じやり方です。並進方向のPIDゲイン調整については、HM-StarterKid入門Part12 をみてください。

ざっくり流れを説明すると、PIDゲイン調整をするとき、P、I、D全てを同時に調整するのはベタランでないと厳しいです。そこで、P(比例制御)のゲインの調整を行なった後、I(積分制御)とD(微分制御)のゲイン調整をしています。初めにPゲインを調整するとき、IとDの制御を無効にするため、IとDのゲインを”0″にします。Pのゲインの値を調整して、目標の角速度と大幅なずれがない値を探します。

上級者になると簡易モデルを作ってシミュレーションを行い、ある程度のゲインのあたりをつけてから微調整しますが、ここでは、実際に走行させてゲインが適切な値になっているか繰り返し値を変更して確認します。走行中の動きからどの程度ターゲットからずれているのわかれば、ゲインの調整がしやすいのですが、マイクロマウスを始めたばかりでは、ターゲットとのずれが分からないので、目視ではなく、走行データをグラフ化してゲインの値を大きくしたり小さくしたりします。

走行データ(ログ)の取り方は、モード15(LED全点灯)->モード3(旋回調整)を選択し、センサの前に手をかざすとジャイロのキャリブレーションをした後、旋回行動を行います。その後、TeraTermを起動し、リセットがかからないように通信ケーブルをつけてモード7(ログの送信)を選択し、センサの前に手をかざすとTeraTermにデータが出力されます。TeraTermのデータをExcelに貼り付けてグラフ化すると以下のようになります。グラフ化した項目は、tar_degree、degree、tar_ang_vel、ang_velです。

黒色がターゲットの車体角速度でオレンジが実際の車体角速度です。これをみるとゲインをあげる必要があることがわかります。

グラフの初めに変化していないところがある

お気づきかもしれませんが、このグラフは旋回全てを記録できていません。ログは1000個まで保存できるようにメモリを確保しており、1000を超えるとデータが保存されません。また、500ぐらいまでデータに変化がないことがわかります。

プログラムを見るとジャイロのキャリブレーションをした後に、ログを収集を開始するフラグlog_flagを1にしています。その後、turn関数(run.cファイルにあります)が呼ばれています。turn関数内の先頭にはwait_ms(WAIT_TIME);という待ち時間が入っています。WAIT_TIMEの値が500となっているのでちょうど上記のグラフと合っています。wait_ms(WAIT_TIME);をコメントアウトして、再度データを取り直してみると以下のグラフになります。