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单片机和光栅尺做的全闭环步进系统成功

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楼主
发表于 2014-12-19 13:26 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
试验用的是网上买的二手垃圾塑料丝杆,长度方向精度很差,而且回差大约3mm,加上0.02mm一个脉冲的光删尺后,全行程重复定位精度不超过0.06mm,回差完全没有影响,闭环控制采用的是等待方式,控制器发现实际位置和预计位置超过0.02mm时,冻结系统位置变量并自动追加脉冲,直到实际位置和预计位置相同,继续输出正常脉冲,这个方式可以理解为追赶方式,移动部件当作是一个运动员,预计位置是跑道上一个不断移动的目标点,当发现运动员距离目标点超过0.02mm时,目标点停止移动,等待运动员追赶上来,然后再继续。使用这个方法后,控制器可以探测到撞机等造成步进严重丢步的情况,报警并停止运行,也可以探测到回差的大小,当回差大于设置值时,通知操作者调节机器。这个系统目标是6轴全闭环联动

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沙发
发表于 2014-12-19 17:25 | 只看该作者
不错,好东西
3
发表于 2014-12-19 18:17 | 只看该作者
上图片看看   没有图片
4
 楼主| 发表于 2014-12-19 19:33 | 只看该作者
WQWNN 发表于 2014-12-19 18:17
上图片看看   没有图片

工作项目,不方便发图片,只能提供一个实现的方向
5
 楼主| 发表于 2014-12-19 19:49 | 只看该作者
WQWNN 发表于 2014-12-19 18:17
上图片看看   没有图片

追赶方式原理:

1 当实际位置落后于目标位置时,补充一个脉冲,目标位置暂停插补
2 当实际位置和目标位置相同时,正常插补和发脉冲

追赶方式的缺陷

传动系统的各种误差累积起来,有可能使实际位置落后或超前目标位置,试验发现用追赶方式时,对实际位置超前目标位置的情况,不好处理,电机会有瞬间暂停现象,声音也不平顺

所以系统参数选择时,要确保实际位置永远落后于目标位置,方法很简单,把步进当量减小为90%,通常的机械传动不会产生10%这么大的总误差,所以这个方法是通用的。例如正确参数是每毫米100脉冲,改为每毫米90脉冲后,普通开环系统走动的距离是原来的90%,在闭环系统控制下,在第9个脉冲后,会发现超过误差,需要补充1个脉冲,1毫米正好补齐100个脉冲。对于丝杆有误差,或用齿条传动等有更大系统误差,还有回差等等情况下,系统可以自动在超过0.02毫米误差时,补充脉冲直到误差小于0.02毫米,多轴同时进行处理,只有每个轴都没有超过误差时,才继续正常的插补,保证在整个运动路线上误差都不超过某个数值,光栅细分后可以达到0.005毫米的分辨率,因为单片机性能有限,而且精度已经够用,现在没有对光栅数据做细分


6
发表于 2014-12-19 21:22 | 只看该作者
看看你的图片  学习下   有成品吗
7
 楼主| 发表于 2014-12-19 22:11 | 只看该作者
WQWNN 发表于 2014-12-19 21:22
看看你的图片  学习下   有成品吗

这个是上一版本,设计有点问题,已报废,差不多是这个样子



8
发表于 2014-12-20 04:47 | 只看该作者
神人说他编写的神秘密故事

评分

参与人数 1威望 +2 收起 理由
bd2bo + 2 神马都是浮云

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9
发表于 2014-12-20 10:25 | 只看该作者
牛,对搞编程的和设计电路的很佩服
10
发表于 2014-12-21 18:34 | 只看该作者
本帖最后由 bd2bo 于 2014-12-21 18:36 编辑
whb636918 发表于 2014-12-20 04:47
神人说他编写的神秘密故事

我觉得这张电路板也很神。


11
发表于 2014-12-21 19:58 | 只看该作者
你这个单片机的运算速度够吗?高速运动会不会有卡顿?这个实现起来不复杂。但要做到高速的话就不那么容易了
12
 楼主| 发表于 2014-12-21 21:48 | 只看该作者
本帖最后由 3dbuild 于 2014-12-21 21:54 编辑
yangyichang 发表于 2014-12-21 19:58
你这个单片机的运算速度够吗?高速运动会不会有卡顿?这个实现起来不复杂。但要做到高速的话就不那么容易了 ...

用了5个20m主频的CPU,输出输出全部光耦隔离,总共12轴,分为2组,每组6轴联动,最高输出28.8kHz左右,在8细分的情况下,配合齿条驱动的大型雕刻机是18米/分钟,配合5mm螺距的丝杆是5.4米/分钟,标准加减速控制,18步前瞻式速度预测,运动顺畅,运行效果和维宏差不多


13
发表于 2014-12-22 10:10 | 只看该作者
高手在民间
14
发表于 2014-12-22 16:26 | 只看该作者
3dbuild 发表于 2014-12-21 21:48
用了5个20m主频的CPU,输出输出全部光耦隔离,总共12轴,分为2组,每组6轴联动,最高输出28.8kHz左右,在 ...

用的中断脉冲输出?

15
 楼主| 发表于 2014-12-22 18:59 | 只看该作者
16
 楼主| 发表于 2014-12-22 19:06 | 只看该作者
zhlmnet 发表于 2014-12-22 16:26
用的中断脉冲输出?

是的,处理G代码的CPU用中断输出脉冲,另一个CPU采集6路光栅信号,全闭环系统,在最后环节采集光栅信号,因为电机通常经过很大的减速比才到最后环节,所以需要的响应速度反而比直接采集装在电机上的编码器要低得多

17
发表于 2014-12-22 20:03 | 只看该作者
学习,谢谢楼主。
18
发表于 2014-12-23 10:34 | 只看该作者
我有一网友也做这个。已经在销售了。做好了非常有前途。
19
发表于 2014-12-23 10:37 | 只看该作者
3dbuild 发表于 2014-12-22 19:06
是的,处理G代码的CPU用中断输出脉冲,另一个CPU采集6路光栅信号,全闭环系统,在最后环节采集光栅信号, ...

我用72m的mcu,用中断的话,输出4路200k就已经占用100%了,还是用dma的好

20
 楼主| 发表于 2014-12-23 12:35 | 只看该作者
zhlmnet 发表于 2014-12-23 10:37
我用72m的mcu,用中断的话,输出4路200k就已经占用100%了,还是用dma的好

200K性能超过太多,用伺服才需要,我用的机器是步进电机,只需要20K左右

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