运动控制（六）开关vs线性：稳定开关控制

上一次我们学习了开环控制与反馈控制之间的区别，并建立了最简单的反馈控制类型，称为开/关控制。当我们运行这种控制算法时，我们发现我们的控制是不稳定的。今天我们将学习两种方法来提高我们控制的稳定性。第一种方法是继续使用开/关控制，但调整速度(Speed)、稳定性(Stability)和准确性(Accuracy)之间的权衡。

当我们实现控制算法时，这三者是我们控制好坏的主要衡量标准。以一个滑块控制为例，速度指的是滑块从起始位置移动到结束位置的速度。稳定性与运动的平滑性有关，我们希望滑块在最终位置附近不要有太多的抖动。当关节超过其目标点然后又返回时，这被称为超调(overshoot)，通常这是不受欢迎的。如果关节在其目标位置附近无限期地振荡，那被称为不稳定( instability)，这真的很糟糕，最终会对运动机构造成破坏。

运动控制好坏的第三个衡量标准是准确性，它指的是定位中的误差有多小。例如，如果我们试图移动齿轮到1000位置，是否刚好顶在1000位置，还是停在其他诸如1010位置停止。

现在，为了帮助我们观察这三个控制好坏的衡量标准，让我们首先人为地使我们的控制比实际情况更糟，改变我们在循环末尾等待的时间延迟，从100毫秒改为10毫秒。

void loop() {
  // Read the current encoder position
  currentPosition = myEncoder.read();

  // Print positions for debugging
  Serial.print("Current Position: ");
  Serial.print(currentPosition);
  Serial.print(" | Target Position: ");
  Serial.println(targetPosition);

  // Check if the motor needs to move to reach the target position
  if (currentPosition < targetPosition) {
    // Rotate forward
    digitalWrite(IN1, HIGH);  // Forward direction
    digitalWrite(IN2, LOW);
    analogWrite(ENABLE1, 50);  // Adjust speed (20 out of 255)
  } else if (currentPosition > targetPosition) {
    // Rotate backward
    digitalWrite(IN1, LOW);   // Backward direction
    digitalWrite(IN2, HIGH);
    analogWrite(ENABLE1, 50);  // Adjust speed
  } else {
    // Stop the motor when the target position is reached
    analogWrite(ENABLE1, 0);  // Stop motor by setting speed to 0
  }

  delay(10);  // Small delay for stability
}

如果我们想保持同一种类型的控制，在这种情况下是开/关，我们想提高三个目标中的一个：速度、稳定性或准确性，我们将需要在其他两个目标中的一个或两个上做出一点牺牲。例如，我们可以通过牺牲一些准确性来提高这种控制的稳定性。

现在我们的代码说，我们只有在位置完全等于目标位置时才会停止电机。让我们在这里增加一点允许的误差。这里我们将允许电机在目标位置的正负18计数内停止，而不是只在电机正好在目标位置时才关闭。

 // Check if the motor needs to move to reach the target position
  if (currentPosition < targetPosition - 18) {
    // Rotate forward
    digitalWrite(IN1, HIGH);  // Forward direction
    digitalWrite(IN2, LOW);
    analogWrite(ENABLE1, 50);  // Adjust speed (200 out of 255)
  } else if (currentPosition > targetPosition + 18) {
    // Rotate backward
    digitalWrite(IN1, LOW);   // Backward direction
    digitalWrite(IN2, HIGH);
    analogWrite(ENABLE1, 50);  // Adjust speed
  } else {
    // Stop the motor when the target position is reached
    analogWrite(ENABLE1, 0);  // Stop motor by setting speed to 0
  }

这次运动是稳定的，但它仍然有超调，滑块振荡了一会儿，然后停止了。这是稳定的运动，但仍然不是理想的。