ROS2与Ailibot2入门教程-校准-PID校准

说明

• 介绍如何在Ailibot2上进行PID校准
• PID校准的主要作用是可以让小车走直线，如果小车不能正常走直线或偏移到一边，说明PID值还没达到理想值。
• 让小车不能走直线，主要是电机速度差异造成的，需要通过PID的调整来平衡电机之间的速度差异，从而达到电机速度保持一致，实现让小车走直线。

相关设备：

• ailibot2差速系列：采购Ailibot2-D2,采购Ailibot2-D4
• ailibot2全向系列：采购Ailibot2-M4，采购Ailibot2-O3，采购Ailibot2-O4

原理：

• 通过不断调整PID的参数(pid_p,pid_i,pid_d)，同时查看plot上的目标速度曲线/cmd_vel/linear/x和实际速度曲线/raw_vel/linear_x，一步步趋于重合。目标速度默认为0.5米/秒
• 按pid_p,pid_i,pid_d的顺序开始调整，先通过调整pid_p值，让实际速度曲线稍高于目标速度曲线；再调整pid_i值，让实际速度曲线在目标速度曲线上下波动，然后趋于重合；最后调整pid_d值，让实际速度曲线起始波动与目标速度曲线一致。
• PID校准的主要作用是可以让小车走直线，更新PID参数后，实际落地测试，如果小车不能正常走直线或偏移到一边，说明PID值还没达到理想值。这个校准过程需要反复测试以达到理想值。
• 目前初始的值为4.0， 0.5， 2.0，如果这些数值还是导致不能正常走直线，即可调整PID值。
• 一般情况下，可以不做校准。

操作步骤

• [Ailibot] 启动小车

ros2 launch ailibot2_bringup agent.launch.py

启动曲线图和参数配置界面方法一

• [Ailibot] 启动PLOT曲线图

ros2 run rqt_plot rqt_plot 

• 效果图：

• [Ailibot] 启动参数配置界面

ros2 run rqt_reconfigure rqt_reconfigure 

• 效果图

启动曲线图和参数配置界面方法二：

• 也可以运行rqt后，再添加相应的插件
• 执行命令

rqt

• 打开rqt界面后，在屏幕左上方的菜单栏选择Plugins -> Configuration -> Dynamic Reconfigure

• 同时选择Plugins -> Visualization -> Plot

• 在Dynamic Reconfigure窗口下，点击pid_configure

• 效果图：

PID校准流程：

• 1. 按上面的方法启动plot曲线图和参数配置界面
• 2. 启动键盘控制

ros2 launch ailibot2_teleop keyboard.launch.py

• 3. 通过修改参数后，再按i驱动小车，查看曲线图的变化情况
• 4. 按照pid_p,pid_i,pid_d的顺序，逐一修改参数，并驱动小车，查看/raw_vel/linear_x曲线表现，尽可能接近cmd_vel/linear/x的曲线
• 5. 当曲线趋于平缓，波动最小，获取最终值比如pid_p=0.9 ,pid_i=0.1,pid_d=0.8
• 6. 将校准得到的PID参数写入ailibot2_bringup/param/robot/ailibot2_d2_agent.sh里
• 这是差速二轮小车的参数配置文件

ros2 param set ailibot2 pid_p 0.9
ros2 param set ailibot2 pid_i 0.1
ros2 param set ailibot2 pid_d 0.8

• 再启动小车底盘，小车将使用新的pid参数。
• [Ailibot] 启动小车

# 启动小车
ros2 launch ailibot2_bringup agent.launch.py

# 查看参数
ros2 param get ailibot2 pid_p
ros2 param get ailibot2 pid_i
ros2 param get ailibot2 pid_d

• [Ailibot] 应用配置的参数

# 配置参数
ros2 launch ailibot2_bringup param.launch.py

# 配置参数后，查看参数是否生效
ros2 param get ailibot2 pid_p
ros2 param get ailibot2 pid_i
ros2 param get ailibot2 pid_d

• 参数稳定后，可以通过修改固件的配置文件，就不需要每次启动配置参数

参数写入到固件里

• 我们产品对应提供的虚拟机里面包含固件配置和使用环境
• 修改固件参数文件，/home/ubuntu/ailibot_micro_ros/Driver/Inc/config里面对应型号的文件中的pid部分
• 如config.d2.h文件

#define K_P 0.9 // P constant
#define K_I 0.1 // I constant
#define K_D 0.8 // D constant

• 编译固件

cd ~/ailibot_micro_ros/
./scripts/build.sh

• 选择对应的机型编译,编译完，则固定参数为配置文件对应的参数
• 连上STLINK刷机线

make stflash

• 刷机成功后，关闭机器，断掉重启。
• 再启动底盘

# 启动小车
ros2 launch ailibot2_bringup agent.launch.py

# 配置参数后，查看参数是否生效
ros2 param get ailibot2 pid_p
ros2 param get ailibot2 pid_i
ros2 param get ailibot2 pid_d