隨想錄(電機學習筆記)

2021-10-14 08:00:33 字數 1484 閱讀 3652

在學習ros機械人之前,我其實不太了解電機,對嵌入式的所有知識也僅僅限於51微控制器、stm32、arm soc。但是,因為工作的需要,或者說更多來自於個人的興趣,發現mcu+電機,可以做這麼多事情,還是蠻吃驚的。小到玩具、大到機械臂,裡面都有電機的影子,還是蠻有意思的。趁著現在還有點印象,趕緊做個筆記,供後面使用。

2、電機種類

目前使用比較多的電機主要有直流有刷電機、直流無刷電機、步進電機、舵機、三相交流電機。

3、控制電路板

目前控制電路板主要還是以51微控制器、arm mcu為主,尤其是stm32,基本是標配了。

4、驅動器

因為功率的原因,本身控制電路板是沒有辦法直接驅動電機的,中間一般都有驅動器進行連線,比如說常見的步進電機驅動器就是這種產品。

5、編碼器

如果是開環控制,其實無所謂編碼器,比如說,在現實應用中,為了成本的考量,步進電機一般都是開環控制。但是在一些精度要求比較高的地方,就需要編碼器的參與了。這個時候,我們就需要採用帶編碼器的步進電機,這樣才能形成閉環迴路控制,進一步滿足精度的要求。

6、pid控制方法

坦率來講,目前的控制方法還是以pid為主,不管是速度控制還是位置控制。在一些場合,比如直流有刷電機裡面,還會使用串級pid控制,從裡到外有三層,分別是電流環、速度環、位置環。當然,如果是直流無刷電機,現在還比較流行foc控制,stm32也提供了對應的開發軟體平台x-cube-mcsdk,可以試試看。

7、常見的驅動器介面

驅動器上接控制電路板,一般有使能、方向和pwm介面。下接電機介面,中間還有各種sw介面,處理分頻和電流大小的設定。

8、運動控制

很多驅動器整合了pid控制演算法,那麼這個時候上層電路板就能負責運動控制的一部分工作了,比如資料插值運算、梯形加減速、速度規劃、z軸處理、協議解析等工作。

當然,僅僅知道上面這些還是不夠,最好了解一下各個模型的運動控制方法,比如兩輪差速模型等等,實際使用還是比較多的。

9、經典的運動控制場景

我們以雕刻機來說,一般處理流程是這樣的,pc-》運動控制電路板-》驅動器-》電機。首先pc將需要雕刻的影象切分成乙個乙個的g指令,通過串列埠或者usb傳給運動控制電路板。電路板收到訊號後,通過開源grbl**的進一步分解,輸出pwm訊號給驅動器。這個時候驅動器收到pwm波形後,通過內部的轉化,輸出給電機,這樣就形成了乙個完整的控制操作。等到所有g指令都完成之後,電機停止運動歸位,這樣雕刻機的工作就完成了,就是這麼乙個流程。

10、常見軟體開發方法

**一般就是裸奔,或者用rtos。不重要的協議解析、列印輸出、lcd顯示這些,都可以放在空閒任務來做,剩下來的**就是在時間中斷裡面執行,計算每次需要輸出的pwm個數,這樣就可以了。

11、其他資料

《軟體隨想錄》筆記

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