การควบคุม RC servo ด้วย PID Control เป็นเรื่องที่น่าสนใจและเป็นประโยชน์สำหรับผู้ที่สนใจในการพัฒนาโปรเจ็คทางด้าน อิเล็กทรอนิกส์ และ โรบอทิกส์ สำหรับผู้เริ่มต้น มีข้อแนะนำดังนี้:

1. เริ่มจากพื้นฐาน:

   • ความหมายของ RC servo และ ทำไมต้องใช้ PID Control
   • ศึกษาการทำงานของ RC servo รวมถึงการเชื่อมต่อไฟฟ้า

2. ทฤษฎี PID Control:

   • ความหมายของ P, I, D และ วิธีการทำงานของแต่ละส่วน
   • การปรับ PID constants และวิธีการดูแล้วว่า constants ใดทำให้การควบคุมดีขึ้น

3. การเขียนโค้ด:

   • ตัวอย่างโค้ดที่ง่ายสำหรับควบคุม RC servo ด้วย PID
   • อธิบายการทำงานของโค้ดในแต่ละส่วน

4. ปฏิบัติการ:

   • การเชื่อมต่อ RC servo กับ ESP32 และอุปกรณ์อื่น ๆ
   • วิธีการปรับปรุงและประสิทธิภาพในการควบคุม

5. การทดสอบและการปรับแต่ง:

   • วิธีการทดสอบระบบ เช่น การใช้ฟังก์ชันแตกต่าง ๆ และการปรับค่าต่าง ๆ
   • สาเหตุที่ PID ไม่ทำงานดีในบางเวลา และวิธีการแก้ไข

6. เคสตัวอย่างและโปรเจคที่เกี่ยวข้อง:

   • ตัวอย่างโปรเจคที่สามารถประยุกต์ใช้ PID Control กับ RC servo
   • การพัฒนาและประยุกต์ใช้ในความเป็นจริง

      

Single RC Servo Control with PID 

//ESP32 CPU with Arduino IDE

#include <ESP32_Servo.h>
#include <PID_v1.h>

Servo throttleServo;
const int throttlePin = 14; // The digital pin where the servo is connected
const int sensorPin = 4; // The digital pin where the sensor is connected

const double setPointRPM = 6800.0; // Store setpoint RPM as double

double measuredRPM = 0;
volatile int pulseCount = 0;
unsigned long lastPulseTime = 0;

// PID parameters
double kp = 1.0; // Proportional constant
double ki = 0.1; // Integral constant
double kd = 0.1; // Derivative constant

double throttleOutput; // Declare throttleOutput here

double actualSetPointRPM = setPointRPM; // Create a double variable for setpoint RPM

PID pid(&measuredRPM, &throttleOutput, &actualSetPointRPM, kp, ki, kd, DIRECT);

const int minServoValue = 0; // Minimum servo value
const int maxServoValue = 180; // Maximum servo value

void setup() {
Serial.begin(115200);
throttleServo.attach(throttlePin);
pinMode(sensorPin, INPUT_PULLUP);
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(sensorPin), handleInterrupt, FALLING);

// Set the output limits for the PID controller
pid.SetOutputLimits(minServoValue, maxServoValue);

// Set the mode of the PID controller to AUTOMATIC
pid.SetMode(AUTOMATIC);
}

void loop() {
unsigned long currentTime = millis();
if (currentTime - lastPulseTime >= 1000) {
measuredRPM = pulseCount * (60000.0 / (currentTime - lastPulseTime));
lastPulseTime = currentTime;
pulseCount = 0;

pid.Compute(); // Compute the PID output

throttleServo.write(throttleOutput);

Serial.print("Measured RPM: ");
Serial.print(measuredRPM);
Serial.print("\tThrottle Output: ");
Serial.println(throttleOutput);
printPIDValues(kp, ki, kd); // Print PID gains for debugging
}
}

void handleInterrupt() {
pulseCount++;
}

void printPIDValues(double Kp, double Ki, double Kd) {
Serial.print("P: "); Serial.print(Kp);
Serial.print("\tI: "); Serial.print(Ki);
Serial.print("\tD: "); Serial.println(Kd);
}

Multi RC Servo Control with PID 

//ESP32 CPU with Arduino IDE

#include <ESP32_Servo.h>
#include <PID_v1.h>

struct ServoControl {
Servo servo;
int servoPin;
int sensorPin;
double setPointRPM;
double kp;
double ki;
double kd;

// Runtime variables
PID* pid;
double measuredRPM = 0;
volatile int pulseCount = 0;
unsigned long lastPulseTime = 0;
double throttleOutput;

double input;
double output;
double setpoint;

ServoControl(int sPin, int sensor, double sp, double p, double i, double d)
: servoPin(sPin), sensorPin(sensor), setPointRPM(sp), kp(p), ki(i), kd(d) {}
};

ServoControl controls[] = {
ServoControl(14, 4, 6800.0, 1.0, 0.1, 0.1),
ServoControl(15, 5, 6800.0, 1.2, 0.05, 0.2),
ServoControl(16, 17, 6800.0, 1.2, 0.05, 0.2)
};

void IRAM_ATTR handleInterrupt0() { controls[0].pulseCount++; }
void IRAM_ATTR handleInterrupt1() { controls[1].pulseCount++; }
void IRAM_ATTR handleInterrupt2() { controls[2].pulseCount++; }

typedef void (*ISR)(void);
ISR interruptHandlers[] = {
handleInterrupt0,
handleInterrupt1,
handleInterrupt2 // Fixed to correct interrupt handler
};

void initServo(ServoControl &control, int index) {
control.servo.attach(control.servoPin);
pinMode(control.sensorPin, INPUT_PULLUP);
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(control.sensorPin), interruptHandlers[index], FALLING);

control.input = control.measuredRPM;
control.output = control.throttleOutput;
control.setpoint = control.setPointRPM;

control.pid = new PID(&control.input, &control.output, &control.setpoint, control.kp, control.ki, control.kd, DIRECT);
control.pid->SetOutputLimits(0, 180);
control.pid->SetMode(AUTOMATIC);
}

void setup() {
Serial.begin(115200);
for (int i = 0; i < sizeof(controls)/sizeof(controls[0]); i++) {
initServo(controls[i], i);
}
}

void adjustPIDViaSerial() {
if (Serial.available()) {
String input = Serial.readStringUntil('\n');
int servoID;
char parameter;
double value;
sscanf(input.c_str(), "%d,%c,%lf", &servoID, &parameter, &value);

if(servoID >= 0 && servoID < sizeof(controls)/sizeof(controls[0])) {
switch (parameter) {
case 'P': controls[servoID].kp = value; break;
case 'I': controls[servoID].ki = value; break;
case 'D': controls[servoID].kd = value; break;
}

controls[servoID].pid->SetTunings(controls[servoID].kp, controls[servoID].ki, controls[servoID].kd);
Serial.println("PID values updated!");
} else {
Serial.println("Invalid servo ID!");
}
}
}

void loop() {
adjustPIDViaSerial();

for (int i = 0; i < sizeof(controls)/sizeof(controls[0]); i++) {
ServoControl& control = controls[i];
unsigned long currentTime = millis();
if (currentTime - control.lastPulseTime >= 1000) {
control.measuredRPM = control.pulseCount * (60000.0 / (currentTime - control.lastPulseTime));
control.lastPulseTime = currentTime;
control.pulseCount = 0;

control.input = control.measuredRPM;
control.pid->Compute();

control.servo.write(control.output);

Serial.print("Servo #");
Serial.print(i);
Serial.print(" - Measured RPM: ");
Serial.print(control.measuredRPM);
Serial.print("\tThrottle Output: ");
Serial.println(control.output);
}
}
}