Как управлять шаговым двигателем с помощью датчика абсолютного положения, имеющего полосу погрешности?

Question

Как управлять шаговым двигателем с помощью датчика абсолютного положения, имеющего полосу погрешности?

sensors stepper stepper-motor filter

Я использую плату разработки Feather M4 express с установленными на ней двигателем постоянного тока + шаговым двигателем FeatherWing и Ethernet FeatherWing. Идея заключается в считывании целевой позиции с UDP от 0 до 360 градусов и управлении шаговым двигателем путем считывания текущих значений энкодера. Я использую эту библиотеку для чтения значений энкодера.

Энкодер установлен под углом 90 градусов к исходному положению двигателя. В настоящее время я могу считывать показания энкодера, но даже с фильтром скользящего среднего по SSI часто передаются неточные значения наряду с правильными. Поскольку значение targetPosition нестабильно, несмотря на фильтр скользящего среднего, шаговый двигатель продолжает вращаться, пока не достигнет заданного значения targetPosition (которое должно быть равно 0 или смещено на -90 градусов). Однако задание начального значения targetPosition = 10, похоже, приводит к стабильному положению после 2–4 полных оборотов.

Следующая проблема заключается в том, что когда я отправляю требуемый угол в UDP-сообщении, значение stepsToMove в функции moveToPosition(), похоже, верно, но шаговый двигатель просто не проходит необходимое количество шагов. Если currentPosition < targetPosition, в большинстве случаев шаговый двигатель просто продолжает движение, фактически блокируя микроконтроллер.

Я ищу улучшения в программном обеспечении, так как аппаратное обеспечение не может быть изменено.

Как можно улучшить значения фильтра, чтобы получить наиболее точные значения кодировщика?
Как добавить это смещение в функцию rotateToIntialPosition() и динамически перемещать ее вместе с этим смещением во время операции в функции moveToPosition()?
Поскольку ожидается, что энкодер будет иметь диапазон ошибок, как я могу включить +/- 5 градусов в контур управления в функции moveToPosition()?

@dreamcoder, 👍0

Обсуждение

также опубликовано по адресу https://electronics.stackexchange.com/questions/719639/how-to-read-position-sensor-values-more-accurately-for-stpper-control, @jsotola

1 ответ

@*Edgar Bonet* · Answer 1 · 2024-07-17 20:38-00:00

Возможно, это не единственная ваша проблема, но у вас есть проблема с Функция getFilteredEncoderAngle(), которая... совершенно неверна. Представьте себе, Ваш двигатель находится точно под углом 0, но из-за шума вы получаете половину показания показывают 0,5°, а другая половина — 359,5°. Это довольно Небольшой шум, с амплитудой всего 0,5°. Среднее значение, конечно, должно быть равно нулю, но ваш фильтр сообщит 180°: это было бы невозможно чтобы получить результат, который еще более неверен.

Я ожидаю, что это будет сеять хаос в вашей программе каждый раз, когда вы пересекаете границу Нулевой угол. Ваш мотор может плавно пересечь его: 358° → 359° → 0° → 1°… но ваш фильтр будет считать, что двигатель внезапно начал вращаться очень быстро в противоположном направлении.

Вам действительно нужен сглаживающий фильтр, который учитывает углы. Предполагается, что он будет охватывать 360°. Я написал ответ несколько лет назад. показаны три разных способа реализации сглаживания с учетом переноса фильтр. Роб Тилларт применил мой третий подход (мой любимый) и Реализовано в библиотеке Arduino runningAngle. Обратите внимание, что это не является «простым» скользящим средним, а скорее экспоненциально взвешенным скользящее среднее значение.