Risinājuma izstrāde un izvēles sagatavošana
Rūpnieciskajā kontrolē servokontrolleri ir ļoti svarīgi, lai vadītu motorus lietojumprogrammās, kurās nepieciešama precīza pozicionēšana un vadība. Šī pieeja ir īpaši piemērota lietojumiem, kuros nepieciešama precīza motora rotācijas kontrole vai aprīkojuma pārvietošana uz noteiktām pozīcijām. Pirms atlases procesa uzsākšanas ir ļoti svarīgi rūpīgi izprast piedziņas vadības principus.
Mums ir jāģenerē PWM viļņu forma un jāizvada DIR signāls. Piemērota servo draivera modeļa, piemēram, T3a/T3L sērijas, izvēle nodrošina ievērojamu izmaksu{3}}veiktspējas priekšrocību. PWM viļņu formu var ieviest, izmantojot uzlabotus taimerus (piemēram, TIM1/TIM8), kas atbalsta papildu izvadi un laika kontroli, padarot tos ideāli piemērotus H-tiltu vadīšanai. Turklāt kodētāja atgriezeniskās saites signālu var iegūt, izmantojot TIM2/TIM3/TIM4/TIM5, lai nolasītu inkrementālā kodētāja ABZ signālu.
PWM viļņu formas ģenerēšana un servo piedziņas algoritma ieviešana
PWM frekvence parasti tiek izvēlēta no 10 līdz 20 kHz, lai izvairītos no dzirdama trokšņa un samazinātu pārslēgšanas zudumus. PWM viļņu formas ģenerēšanai mēs varam viegli inicializēt TIM taimeri, izmantojot cubemx rīku. Tālāk ir sniegts PWM inicializācijas koda fragmenta piemērs, kā piemēru ņemot TIM1 kanālu 1:
htim1.Instance=TIM1;
htim1.Init.Prescaler=0;
htim1.Init.CounterMode=TIM_COUNTERMODE_UP;
htim1.Init.Period=8399; // Iestatiet PWM frekvenci uz 20 kHz.
htim1.Init.ClockDivision=TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
HAL_TIM_PWM_Init(&htim1);
TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC;
sConfigOC.OCMode=TIM_OCMODE_PWM1;
sConfigOC.Pulse=0; // Sākotnējais darba cikls ir iestatīts uz 0%
sConfigOC.OCPolaritāte=TIM_OCPOLARITY_HIGH;
HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim1, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1);
Mēs apspriedīsim servo vadības algoritma ieviešanu. Servo vadība parasti balstās uz trīs-cilpu vadības stratēģiju: pozīcija, ātrums un strāva. Šī stratēģija nodrošina, ka sistēma var precīzi kontrolēt servomotoru, pamatojoties uz atgriezenisko saiti no pozīcijas, ātruma un strāvas.
PID kontrolieris veic proporcionālu, integrālu un atvasinātu vadību, izmantojot kļūdu aprēķinu, lai ģenerētu PWM signālu. Taimera pārtraukumā mēs nolasām kodētāja pozīciju, aprēķinām kļūdu un izsaucam funkciju PID_Update, lai atjauninātu pozīcijas un ātruma regulatorus. Visbeidzot, pamatojoties uz pašreizējo komandu, PWM signāla darba cikls tiek pielāgots, lai panāktu precīzu servomotora vadību.
Pielāgojot galvenos parametrus, ir vispusīgi jāņem vērā sistēmas dinamiskās īpašības, stabilitātes un reakcijas ātruma prasības:
- Pozīcijas cilpas parametru regulēšana: Vispirms pakāpeniski noregulējiet Kp, līdz sistēma sāk uzrādīt nelielas svārstības, pēc tam iestatiet to uz 60% no kritiskās vērtības, lai nodrošinātu sistēmas stabilitāti un reakcijas ātrumu.
- Ātruma cilpas dizaina apsvērumi: ātruma cilpas joslas platums parasti ir iestatīts uz 5–10 reizēm, salīdzinot ar pozīcijas cilpas joslas platumu, lai nodrošinātu ātru un precīzu ātruma kontroli.
- Strāvas cilpas apstrāde: strāvas cilpai parasti ir ātrākais reakcijas ātrums, un vairumā gadījumu šo apstrādi iekšēji apstrādā servo kontrolleris.
Aparatūras un programmatūras projektēšanas procesā ir svarīgi pilnībā apsvērt un ieviest pasākumus, lai novērstu dažādus iespējamos traucējumu faktorus, lai nodrošinātu sistēmas stabilitāti un uzticamību. PCB projektēšanas fāzē ir ļoti svarīgi nodrošināt efektīvu motora barošanas avota un signāla zemējuma atdalīšanu, izmantojot viena-punkta zemējuma metodi. Turklāt PWM signāla līnijām ir jāizmanto vītā pāra vai ekranēti kabeļi, lai uzlabotu signāla pret-traucējumu iespējas. Kodētāja signāla ievadei ir ieteicama RC filtra ķēde (piemēram, 100 Ω rezistora un 100 pF kondensatora kombinācija), lai filtrētu troksni.
Programmatūras projektēšanā īpaša uzmanība jāpievērš kodētāja rādījumu trokšņa samazināšanai. Lai samazinātu trokšņa ietekmi uz sistēmas veiktspēju, ieteicams izmantot mainīgā vidējā filtrēšanas algoritmu.
Izveidosim jūsu servo sistēmu