/** * @file chassis.c * @author NeoZeng neozng1@hnu.edu.cn * @brief 底盘应用,负责接收robot_cmd的控制命令并根据命令进行运动学解算,得到输出 * 注意底盘采取右手系,对于平面视图,底盘纵向运动的正前方为x正方向;横向运动的右侧为y正方向 * * @version 0.1 * @date 2022-12-04 * * @copyright Copyright (c) 2022 * */ #include "chassis.h" #include "robot_def.h" #include "super_cap.h" #include "dji_motor.h" #include "message_center.h" #include "referee_task.h" #include "general_def.h" #include "bsp_dwt.h" #include "referee_UI.h" #include "arm_math.h" /* 根据robot_def.h中的macro自动计算的参数 */ #define HALF_WHEEL_BASE (WHEEL_BASE / 2.0f) // 半轴距 #define HALF_TRACK_WIDTH (TRACK_WIDTH / 2.0f) // 半轮距 #define PERIMETER_WHEEL (RADIUS_WHEEL * 2 * PI) // 轮子周长 #ifdef ONE_BOARD static Publisher_t *chassis_pub; // 用于发布底盘的数据 static Subscriber_t *chassis_sub; // 用于订阅底盘的控制命令 #endif static Chassis_Ctrl_Cmd_s chassis_cmd_recv; // 底盘接收到的控制命令 static Chassis_Upload_Data_s chassis_feedback_data; // 底盘回传的反馈数据 static DJIMotorInstance *motor_lf, *motor_rf, *motor_lb, *motor_rb; // left right forward back /* 用于自旋变速策略的时间变量 */ // static float t; /* 私有函数计算的中介变量,设为静态避免参数传递的开销 */ static float chassis_vx, chassis_vy; // 将云台系的速度投影到底盘 static float vt_lf, vt_rf, vt_lb, vt_rb; // 底盘速度解算后的临时输出,待进行限幅 void ChassisInit() { // 四个轮子的参数一样,改tx_id和反转标志位即可 Motor_Init_Config_s chassis_motor_config = { .can_init_config.can_handle = &hcan1, .controller_param_init_config = { .angle_PID = { .Kp = 50, .Ki = 150, .Kd = 0.3, .IntegralLimit = 1000, .Derivative_LPF_RC = 0.008, .Output_LPF_RC = 0.005, .CoefA= 10.0f, .CoefB = 3.0f, .Improve = PID_Trapezoid_Intergral | PID_Integral_Limit | PID_Derivative_On_Measurement |PID_ChangingIntegrationRate | PID_DerivativeFilter | PID_OutputFilter, .MaxOut = 1000, }, .speed_PID = { .Kp = 12, .Ki = 0, .Kd = 0.08, .IntegralLimit = 16000, .Derivative_LPF_RC = 0.008, .Output_LPF_RC = 0.001, .Improve = PID_Trapezoid_Intergral | PID_Integral_Limit | PID_Derivative_On_Measurement | PID_DerivativeFilter | PID_OutputFilter, .MaxOut = 16000, }, }, .controller_setting_init_config = { .angle_feedback_source = MOTOR_FEED, .speed_feedback_source = MOTOR_FEED, .outer_loop_type = ANGLE_LOOP, // 设置为开环，电机设定值由下面的功率控制设定，不走普通的pid .close_loop_type = SPEED_LOOP | ANGLE_LOOP, // 角度环和速度环 }, .motor_type = GM6020_NEW, }; // @todo: 当前还没有设置电机的正反转,仍然需要手动添加reference的正负号,需要电机module的支持,待修改. // 使用功率控制的电机需要使用PowerControlInit()函数初始化,因为电机的控制方式不同 // chassis_motor_config.can_init_config.tx_id = 1; // chassis_motor_config.controller_setting_init_config.motor_reverse_flag = MOTOR_DIRECTION_NORMAL; // motor_lf = DJIMotorInit(&chassis_motor_config); // chassis_motor_config.can_init_config.tx_id = 2; // chassis_motor_config.controller_setting_init_config.motor_reverse_flag = MOTOR_DIRECTION_NORMAL; // motor_rf = DJIMotorInit(&chassis_motor_config); chassis_motor_config.can_init_config.tx_id = 1; chassis_motor_config.controller_setting_init_config.motor_reverse_flag = MOTOR_DIRECTION_NORMAL; // motor_lb = DJIMotorInit(&chassis_motor_config); Motor_Init_Config_s pitch_motor_config = { .can_init_config.can_handle = &hcan1, .can_init_config.tx_id = 2, // 俯仰电机的ID .controller_param_init_config = { .angle_PID = { .Kp = 30, .Ki = 80, .Kd = 0.2, .IntegralLimit = 1000, .Derivative_LPF_RC = 0.008, .Output_LPF_RC = 0.005, .CoefA= 20.0f, .CoefB = 10.0f, .Improve = PID_Trapezoid_Intergral | PID_Integral_Limit | PID_Derivative_On_Measurement |PID_ChangingIntegrationRate | PID_DerivativeFilter | PID_OutputFilter, .MaxOut = 1000, }, .speed_PID = { .Kp = 8, .Ki = 0, .Kd = 0.02, .IntegralLimit = 16000, .Derivative_LPF_RC = 0.008, .Output_LPF_RC = 0.001, .Improve = PID_Trapezoid_Intergral | PID_Integral_Limit | PID_Derivative_On_Measurement | PID_DerivativeFilter | PID_OutputFilter, .MaxOut = 16000, }, }, .controller_setting_init_config = { .angle_feedback_source = MOTOR_FEED, .speed_feedback_source = MOTOR_FEED, .outer_loop_type = ANGLE_LOOP, // 设置为开环，电机设定值由下面的功率控制设定，不走普通的pid .close_loop_type = SPEED_LOOP | ANGLE_LOOP, // 角度环和速度环 }, .motor_type = GM6020_NEW, }; // motor_rb = DJIMotorInit(&pitch_motor_config); chassis_sub = SubRegister("chassis_cmd", sizeof(Chassis_Ctrl_Cmd_s)); chassis_pub = PubRegister("chassis_feed", sizeof(Chassis_Upload_Data_s)); } #define LF_CENTER 1 #define RF_CENTER 1 #define LB_CENTER 1 #define RB_CENTER 1 /** * @brief 计算每个轮毂电机的输出,正运动学解算 * 用宏进行预替换减小开销,运动解算具体过程参考教程 */ static void MecanumCalculate() { vt_lb = chassis_vx; vt_rb = chassis_cmd_recv.wz; } /** * @brief 根据裁判系统和电容剩余容量对输出进行限制并设置电机参考值 * */ static void LimitChassisOutput() { // 完成功率限制后进行电机参考输入设定 DJIMotorSetRef(motor_lb, vt_lb); DJIMotorSetRef(motor_rb, vt_rb); } /** * @brief 根据每个轮子的速度反馈,计算底盘的实际运动速度,逆运动解算 * 对于双板的情况,考虑增加来自底盘板IMU的数据 * */ static void EstimateSpeed() { // 根据电机速度和陀螺仪的角速度进行解算,还可以利用加速度计判断是否打滑(如果有) // chassis_feedback_data.vx vy wz = // ... } /* 机器人底盘控制核心任务 */ void ChassisTask() { // 后续增加没收到消息的处理(双板的情况) // 获取新的控制信息 #ifdef ONE_BOARD SubGetMessage(chassis_sub, &chassis_cmd_recv); #endif #ifdef CHASSIS_BOARD chassis_cmd_recv = *(Chassis_Ctrl_Cmd_s *)CANCommGet(chasiss_can_comm); #endif // CHASSIS_BOARD if (chassis_cmd_recv.chassis_mode == CHASSIS_ZERO_FORCE) { // 如果出现重要模块离线或遥控器设置为急停,让电机停止 DJIMotorStop(motor_lb); DJIMotorStop(motor_rb); } else { // 正常工作 DJIMotorEnable(motor_rb); DJIMotorEnable(motor_lb); } // 根据控制模式设定旋转速度 switch (chassis_cmd_recv.chassis_mode) { default: break; } chassis_vx = chassis_cmd_recv.vx; // 根据控制模式进行正运动学解算,计算底盘输出 MecanumCalculate(); // 根据裁判系统的反馈数据和电容数据对输出限幅并设定闭环参考值 LimitChassisOutput(); // 推送反馈消息 #ifdef ONE_BOARD PubPushMessage(chassis_pub, (void *)&chassis_feedback_data); #endif #ifdef CHASSIS_BOARD CANCommSend(chasiss_can_comm, (void *)&chassis_feedback_data); #endif // CHASSIS_BOARD }