總體介紹
對步進電機的控制通常使用PWM控制,改變頻率來控制速度,然后統(tǒng)計脈沖個數(shù)知道電機當(dāng)前位置,可以很容易實現(xiàn)加減速規(guī)劃,或者不考慮加減速平穩(wěn)性,直接以小于最大啟動速度的速度啟動,發(fā)完給定個脈沖后直接關(guān)閉定時器。以上控制方式都沒實現(xiàn)對步進電機的位置的自由控制,即讓步進電機跟隨任意位置曲線運動,此項目是為了實現(xiàn)步進電機的自由控制,能準確定位??梢允褂?u>編碼器或者電位器作為控制器,用手擰編碼器,步進電機可跟隨一起運動,也可以按照函數(shù)曲線運動。
步進電機驅(qū)動
步進電機驅(qū)動器有很多種,如A4988、TMC2208等,常用的驅(qū)動方式是脈沖加方向,有的高端點的使用can、串口等方式控制。本篇介紹如何使用脈沖加方向方式對步進電機進行位置的自由控制!
控制原理
使用通信協(xié)議方式控制步進電機,可周期性同步位置到驅(qū)動器,實現(xiàn)位置的自由控制,脈沖加方向方式也可抽象為使用通信協(xié)議在與驅(qū)動器通信,只不過是使用增量方式在通信,通過對脈沖的累計得到目標位置。
程序使用兩個定時器,一個中斷頻率為1k,用于周期采樣目標位置,并計算當(dāng)前速度,當(dāng)前速度值用于修改另一個定時器中斷頻率,所以在第二個定時器中判斷目標位置與當(dāng)前位置的偏差,然后翻轉(zhuǎn)電平,實現(xiàn)對脈沖發(fā)送,同時判斷方向,對應(yīng)控制方向控制IO電平。
在其他函數(shù)中可給定任意形式的位置變化,根據(jù)采樣定理,應(yīng)該位置變化頻率不大于500Hz的都能被1k的定時器中斷正常采樣,由于發(fā)送脈沖需要以一定的頻率發(fā)送,所以第二個定時器頻率根據(jù)目標位置變化率而改變,可以讓速度平滑,也可以減小CPU帶寬占用。以此方式可實現(xiàn)對步進電機的自由控制,可使用編碼器或函數(shù)隨意控制電機!
代碼分析
此程序可實現(xiàn)對多個步進電機的控制,以下是步進電機類
/*步進電機控制類*/
typedef struct?
{
? ? volaTIle unsigned long? *gpio_dir; //電機方向控制GPIO
? ? volaTIle unsigned long? *gpio_pluse; //電機脈沖GPIO
? ? int pluse_count;
? ? int goal_posiTIon;
? ? int last_posiTIon;
? ? int cur_position;
? ? int pos_bias;
? ? int speed;
? ? uint8_t status;
}stepMotor;
步進電機控制核心函數(shù),由一個簡易狀態(tài)機組成,此函數(shù)放上面提到的第二個中斷函數(shù)執(zhí)行,先得到當(dāng)前偏差,狀態(tài)轉(zhuǎn)換,再發(fā)脈沖
void StepMotorCtrl(stepMotor *motor)
{
switch(motor->status)
{
case 0:
if(motor->goal_position != motor->cur_position)? //掃描
{
motor->pos_bias = motor->goal_position - motor->cur_position; //得到偏差
motor->status = 1;
}
break;
case 1:
if(motor->pos_bias > 0)
{
motor->pluse_count ++;
*(motor->gpio_dir) = 1;? //正方向
*(motor->gpio_pluse) = !*(motor->gpio_pluse);
if(motor->pluse_count == (motor->pos_bias * 2))
{
motor->cur_position += motor->pos_bias;
motor->pluse_count = 0;
motor->status = 0;
}
}
else
{
motor->pluse_count ++;
*(motor->gpio_dir) = 0;? //負方向
*(motor->gpio_pluse) = !*(motor->gpio_pluse);
if(motor->pluse_count == ((-motor->pos_bias) * 2))
{
motor->cur_position += motor->pos_bias;
motor->pluse_count = 0;
motor->status = 0;
}
}
break;
default:
break;
}
}