【ゆっくり】ArduinoでPID制御を体験しよう！【電子工作】

[@Kasanaru-Neko]

以下最終的なプログラムとなっています。 動画内で触れるのを忘れてましたがPythonのプログラムも後ろにつけておきます。Pythonに関してはコピペしただけなので解説は難しいかも… const int x7 = A1; // センサー入力 const int x6 = 9; // PWM出力 float x1, x2, x3, x3_old, x4, x5, x8, x9; float r, t, dt; float Kp, Ki, Kd; unsigned long previousMicros = 0; const unsigned long interval = 3000; // 制御周期3ms void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(x7, INPUT); pinMode(x6, OUTPUT); t = x3_old = x4 = x9 = 0; // 初期化 r = 2.5; // 目標値 Kp = 1.0; // 比例ゲイン Ki = 0.0; // 積分ゲイン Kd = 0.0; // 微分ゲイン dt = 0.003; // 制御周期 // スタート信号を待つ while (Serial.available() == 0) { // 何もせず待機 } // スタート信号を受信 if (Serial.read() == 'S') { Serial.println("Start received"); } } void loop() { unsigned long currentMicros = micros(); // 3ミリ秒ごとに処理を実行 if (currentMicros - previousMicros >= interval) { previousMicros = currentMicros; x1 = r; x2 = x1 - x9; x3 = x2 * 100.0 * (255.0 / 500.0); // x2のままでは小さすぎる x4 = Kp * x3 + Ki * integ(x3,x3_old,x4,dt) + Kd * diff(x3,x3_old,dt); // PI制御 x3_old = x3; x5 = limit(x4, 0, 255); analogWrite(x6, x5); // 制御入力 // x6 → RC回路 → x7 x8 = analogRead(x7); // センサー x9 = x8 * (5.0 / 1023.0); t += dt; Serial.print(t * 1000); // tをミリ秒に変換して出力 Serial.print(","); Serial.print(x8); Serial.print(","); Serial.print(x4); Serial.print(","); Serial.println(x5); } } float limit(float x, float min, float max) { if (x < min) return min; if (x > max) return max; return x; } float integ(float y_in, float y_old, float S_old, float dt) { float S_out = S_old + (y_in + y_old) * dt / 2.0; return S_out; } float diff(float y_in, float y_old, float dt){ float Diff = (y_in - y_old) / dt; return Diff; } ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- #ここから先パイソン import serial import pandas as pd import time # シリアルポートとボーレートの設定 (ポートは環境に合わせて変更してください) ser = serial.Serial('COM1', 9600) # シリアル通信が始まるまで少し待機 time.sleep(2) # Arduinoのリセット待ち # Arduinoにスタート信号を送る ser.write(b'S') # 'S'を送信 # データを格納するリスト data_list = [] while True: if ser.in_waiting > 0: # シリアルポートから1行読み取り line = ser.readline().decode('utf-8').rstrip() # 読み取ったデータをコンマ区切りで分割 data = line.split(",") # データが要素を持っているか確認 if len(data) == 4: try: t = float(data[0]) x8 = float(data[1]) x4 = float(data[2]) x5 = float(data[3]) print(f"t: {t}, x8: {x8}, x4: {x4}, x5: {x5}") # データをリストに追加 data_list.append([t, (x8/1023)*5, x4, x5]) # ループを終了する条件 if t >= 300: break except ValueError: print("データの変換に失敗しました:", data) # データの確認 print("データリスト:", data_list) # データをDataFrameに変換 df = pd.DataFrame(data_list, columns=['t', 'x8', 'x4', 'x5']) # データフレームの確認 print("データフレーム:") print(df.head()) # Excelファイルに保存 保存したいパスを指定 try: df.to_excel(r'F:\フォルダ1\フォルダ2\エクセル.xlsx', index=False, engine='openpyxl') print("データがExcelファイルに保存されました。") except Exception as e: print(f"エラー: {e}")