基于MSP430F449的懸掛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.2 系統(tǒng)算法實(shí)現(xiàn)原理
3.2.1 懸掛系統(tǒng)畫任意曲線算法實(shí)現(xiàn)
前提:畫紙和步進(jìn)電機(jī)都是量化設(shè)備。畫紙為坐標(biāo)紙(1cm間隔),如圖2所示,步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)角度恒定(1.5°或1.8°)。本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/161134.htm
公式推導(dǎo):由勾股定理:
初步方案:
1)以直線或圓的量化算法計(jì)算出軌跡上的下一個(gè)點(diǎn)坐標(biāo),磁電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)目標(biāo)。
2)根據(jù)推導(dǎo)公式計(jì)算出步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)距離3)將驅(qū)動(dòng)距離量化為驅(qū)動(dòng)圈數(shù),為降低累積誤差,量化余數(shù)算入下一次的驅(qū)動(dòng)距離當(dāng)中。
具體方案流程圖如圖3所示。
3.2.2 直線的生成算法
本系統(tǒng)中畫直線直接用數(shù)字微分分析式DDA(Digital Differential Analyzer)算法。具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下:
設(shè)直線的起點(diǎn)為(x1,y1),終點(diǎn)為,則斜率m為:
直線中的每一點(diǎn)坐標(biāo)都可以由前一點(diǎn)坐標(biāo)變化一個(gè)增量而得到(Dx,Dy),即表示遞歸式:
遞歸式的初值為直線的起點(diǎn)(x1,y1),這樣,就可以用加法來(lái)生成一條直線。
3.2.3 圓的生成算法
本系統(tǒng)畫圓采用極坐標(biāo)法實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)θ從0到2π做遞增時(shí),由此式便可求出圓周上均勻分布的360個(gè)點(diǎn)的(x,y)坐標(biāo)。利用圓周坐標(biāo)的對(duì)稱性,此算法還可以簡(jiǎn)化。將圓周分為8個(gè)象限,只要將第1a象限中的圓周光柵點(diǎn)求出,其余7部分可以通過(guò)對(duì)稱法則計(jì)算出來(lái)。圖中給出了圓心在(0,0)點(diǎn)時(shí)的對(duì)稱變化法則。
3.2.4 循跡算法
循跡中,將傳感器陣列的八個(gè)方向分成正向反向兩大類。其中,有效檢測(cè)方向分以下3級(jí):
第1級(jí):原方向。
第2級(jí):原方向緊鄰的兩個(gè)方向。
第3級(jí):與原方向垂直的兩個(gè)方向。
其他3個(gè)方向均為反方向。
循跡運(yùn)動(dòng)方向選取原則:首先濾除前4步的所有反方向(由位或得到),防止按反方向倒退。濾除之后,剩下的有效方向中,如果仍有原方向,則按原方向繼續(xù)執(zhí)行;若沒有,則依次尋找第2級(jí),第3級(jí)。若最后均沒有(遇到黑線的間斷處),
則回歸到第1級(jí),即繼續(xù)往前行。綜上,就是只有上一級(jí)循跡不成功才會(huì)依次尋找下一級(jí)。
4 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
4.1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路
三相步進(jìn)電機(jī)使用的是UP-3BF04型電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,操作方便,控制信號(hào)可由MSP430直接引出,編程實(shí)現(xiàn)對(duì)它的控制,如圖4所示。
其特點(diǎn)是:1)PWM恒流驅(qū)動(dòng),三相六拍勵(lì)磁方式,電源損耗極低且具有極高的開關(guān)效率;2)自動(dòng)半流鎖定功能,驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)4 A;3)所有控制信號(hào)與功率驅(qū)動(dòng)部分光電隔離;4)散熱外殼與驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部完全絕緣。
評(píng)論