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STEVAL-SPIN3201评估板实现位置控制Position Control(增量编码器)

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Moran_Hansir 发布时间:2020-9-3 10:09
软件:Motor Control Workbench 5.4.3,STM32CubeMX 6.0.1,Keil MDK-ARM v5
硬件:STEVAL-SPIN3201 评估板(控制+驱动一体),电机 SCORPION SII-2215-900KV(普通的无人机电机,可视为表贴PMSM),编码器欧姆龙 E6B2-CWZ5G(1020线,ABZ输出)

MCSDK 本来只支持速度控制和力矩(电流)控制,但官方在MCSDK 5.4.3版本中增加了位置控制功能,可详见 Release Notes for X-Cube-MCSDK。位置控制的具体说明在官方 AN5464 文档中。AN5464 给的例子用的是 NUCLEO-F302R8 + X-NUCLEO-IHM08M1 套件,我这里用的是STEVAL-SPIN3201,在实现 位置控制过程中(我们称为Position Control,但在生成的代码中叫做 Trajectory Control,简写TC,即TC类函数),个人总结了几点需要稍微注意下:

1. 目前的固件只支持增量编码器,AB相输出或ABZ相输出均可,目前不支持磁编码器等绝对位置传感器;

2. 在位置控制模式中,如果用AB相编码器,则电机对齐后的位置为0初始机械位置,如果用ABZ相编码器,电机对齐后会缓慢转动一圈来找Z相有输出的位置,并将该位置作为0初始机械位置;

3. 在用位置控制模式时,需要整定电流环和位置环参数,在 drive_parameters.h 头文件中;

我用的是ABZ相编码器,在配置好Workbench后还需要在CubeMX中把Z相对应的管脚PA2配置为GPIO_EXTI2,即Z相有输出时会触发中断来标定0初始机械位置。
生成工程文件后,还需要修改一下代码,在main.c中,官方给的测试位置控制的代码为:
  1. /* USER CODE BEGIN 2 */
  2. MC_StartMotor1();
  3. /* USER CODE END 2 */
  4. /* Infinite loop */
  5. /* USER CODE BEGIN WHILE */
  6. while(MC_GetAlignmentStatusMotor1()!=TC_ALIGNMENT_COMPLETED){}
  7. while (1)
  8. {
  9. /* USER CODE END WHILE */
  10. /* USER CODE BEGIN 3 */
  11. MC_ProgramPositionCommandMotor1(3.14/2,0.1);
  12. HAL_Delay(2000);
  13. MC_ProgramPositionCommandMotor1(-3.14/2,0.1);
  14. HAL_Delay(2000);
  15. }
  16. /* USER CODE END 3 */
复制代码
我用起来未成功,修改了电机启动函数的位置、调整了位置控制的时间参数、开启了Z相对应管脚的中断,代码如下:
  1.   /* USER CODE BEGIN 2 */

  2.   /* USER CODE END 2 */

  3.   /* Infinite loop */
  4.   /* USER CODE BEGIN WHILE */
  5.         while(MC_GetAlignmentStatusMotor1()!=TC_ALIGNMENT_COMPLETED){}
  6.        MC_StartMotor1();
  7.   while (1)
  8.   {
  9.     /* USER CODE END WHILE */
  10.                
  11.     /* USER CODE BEGIN 3 */
  12.                 MC_ProgramPositionCommandMotor1(3.14/2,1);
  13.                 HAL_Delay(2000);
  14.                 MC_ProgramPositionCommandMotor1(-3.14/2,1);
  15.                 HAL_Delay(2000);
  16.   }
  17.   /* USER CODE END 3 */
  18. }
复制代码
  1. static void MX_NVIC_Init(void)
  2. {
  3.   /* TIM1_BRK_UP_TRG_COM_IRQn interrupt configuration */
  4.   HAL_NVIC_SetPriority(TIM1_BRK_UP_TRG_COM_IRQn, 0, 0);
  5.   HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM1_BRK_UP_TRG_COM_IRQn);
  6.   /* DMA1_Channel1_IRQn interrupt configuration */
  7.   HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel1_IRQn, 1, 0);
  8.   HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel1_IRQn);
  9.   /* TIM2_IRQn interrupt configuration */
  10.   HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn, 3, 0);
  11.   HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);
  12.   /* USART1_IRQn interrupt configuration */
  13.   HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 3, 0);
  14.   HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);
  15.   /* EXTI0_1_IRQn interrupt configuration */
  16.   HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_1_IRQn, 3, 0);
  17.   HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_1_IRQn);
  18.   /* EXTI2_3_IRQn interrupt configuration */
  19.   HAL_NVIC_SetPriority(EXTI2_3_IRQn, 3, 0);
  20.   HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI2_3_IRQn);
  21. }
复制代码
该位置控制测试程序为电机每隔2s正转到90°位置,然后反转到90°位置,官方给的位置控制时间为0.1秒,我在我的电机上响应跟不上,这个可能和整定的控制器参数有关,由于是测试位置控制模式ok不ok,所以把时间改为了1秒。最后上视频:

收藏 3 评论5 发布时间:2020-9-3 10:09

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5个回答
捣鼓单片机的糟老头子 回答时间:2020-9-16 18:09:12
follow模式好用吗
wsl666 回答时间:2020-11-6 16:26:52
厉害
wsl666 回答时间:2020-11-6 16:27:16
厉害厉害
wsl666 回答时间:2020-11-8 21:24:07
厉害
Kevin_G 回答时间:2020-11-20 15:08:12
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