步进电机控制

fsyicheng

步进电机控制 [复制链接]

近来跟几个朋友一起玩，聊到工业机械化这个方向，于是用手上原来有的板子，朝着一个方向的设计，设计的目标方向是可以做到多轴联动。目前受限于硬件的资源，已经做到两轴联动了。我现在的方案上用到FPGA，所以理论上如果资源足够，再扩展几个轴是没有问题的。
首先整体描述一下我现在的方案
PC---->单片机----->FPGA---->步进电机驱动------->步进电机 or伺服
PC，其实不是好想用的，目前只是用来测试方案，因为用PC然后通过232连接控制板，这个调试比较省事，后面考虑用嵌入式的方案。目前在PC端，首先写了一个VB程序，在VB的程序上，主要想做运算和人机的数据交换。
上个界面

软件上可以直接修改速度，加速度，可以通过不同的控制方式来控制电机的运动，同时，软件提供一些测试例程，用于测试单片机和FPGA的性能。PC的程序不是重点，只是用于验证和调试算法。
接下来数据就通过232到了单片机上了。单机接收到PC的数据后，只要是做数据识别和把数据以及算法发送到FPGA,另外，FPGA在运动过程中，位置数据也可以通过单片来读取，再发送到PC，实时确定电机的位置。
单片接收到的数据发到FPGA后，可以分别配置FPGA内部的寄存器和运动状态。由于目前我所最求的联动并不需要达到数控车床等的要求，要求在同步的情况下，联动的轴可以匀加速-->匀速-->匀减速等动作协调。开始的时候先用ARM来做，尽管现在的arm速度很不错，但是要联动，加上不同轴以不同速度来实现平稳的加减速，感觉难度比较大，而且是动态变速，所以不能用查表的方式来做变速。说到运动控制，其实DSP是比较擅长，但是没有选用，因为不太熟悉，另外，如果后面要扩展编码盘和限位等的实现要求较高的使用，FPGA还是要用上的，所以先用FPGA来试验一下，所以就使用了这个现成的组合方式。
在FPGA为主导的情况，FPGA收到数据后，就根据要求产生PWM波形和检测计算。在电机的控制过程中，无非就是如何去“条理”这个PWM波形。看过一些朋友做这个pwm，通过ARM的定时器来做，然后变速就是用定时器+查表，表就是预先做好的定时器值，但是这些表都是固定的，也就是加减速就是一条固定了的“线段”，通常大家用得较多的就是"S曲线",既然我不用这个，当然是我现在的方案比我用arm的好，哈哈，能力问题。我是现在用FPGA来变速，pwm速度用DDS的方式实现的，每一路的电机就是用一个DDS模块，说白了DDS就是担当定时器的角色了。PC发过来的数据其中包含了一组了就是DDS的步进数据，然后FPGA的DDS模块就按照这个步进数据来进行变速，其实这个方式说白了就是DDS专用芯片的扫频方式（哈哈，这是我自己说而已哦，当初在匀变速我第一时间就是想到AD公司的AD98XX的DDS芯片，后面想了一下，其实可以自己做，后面实现出来发觉跟他们的有得比，所以觉得我自己的方式也算是扫频，哈），DDS和扫频我就不介绍了，准备电赛的哥们可以普及一下。
现在效果出来了，匀速，变速是小菜，电机同步没有问题，因为不同步可以PC的程序来搭救，但感觉还是有些不足，但不错的效果我有找不错有什么地方不妥。
后面想用ARM来取代PC和单片机，做个简单的脱机方案玩一下。
写了这么多，或者大家看懂了，又或者有更好的方案，那很好，其实我是想通过自己的做法，来得到大家更好的建议，是不是有个成语叫抛砖引玉啊。不管，反正有建议和方法都可以说说。
通过这个东东。我现在有个问题还在想，提出来如果有想法的朋友可以交流一下
1.因为VB我不擅长，我想问下，现在我是单片机不断发送位置数据，PC机一直在接受数据，就是不断接收就搞到PC好像要崩毁了，更不要说处理数据，当然PC可以用查询的方法来读取单片机的资料，但这样不算位置实时，所以想问一下，有没有办法让VB更好的数据处理方案。
2.有没有朋友用其他的芯片（ARM或者DSP）实现过上面FPGA实现的功能，或者更优的。其实我觉得DSP应该可以做得更好的，后面想试一下，但又当心电机个数一多就瓶颈。
最后再上一个板子的图吧，如下，比叫简单。这个只是控制板，要驱动电机还需要再电机和板子中间加驱动器。
附件是软件，有兴趣的朋友可以下来试一下，随便给点意见。
dianji.exe (204 KB, 下载次数: 31)

2013-7-29 10:00 上传

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dianji.exe (204 KB, 下载次数: 31)

2013-7-29 10:00 上传

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一个小白

想问下这上位机是用什么写的啊？

蓝雨夜

非常不错啊!加油啊!

zhaojun_xf

fsyicheng

VB。原来单纯发“VB”两个字符是违规的

chenzhufly

加油 加油！

安_然

不知道楼上要做多少个电机，步进电机控制芯片像ST的L6470 能做到128微步，通过SPI通讯主可以对步进做一些精准的控制。只需要一个STM32甚至STM8就可以实现

[ 本帖最后由 安_然 于 2013-7-30 23:17 编辑 ]

fsyicheng

一个矩形和长方形，斜线，演示直线插补例子


通过画奥运五环的圆弧插补例子


哈哈，多给建议哦

[ 本帖最后由 fsyicheng 于 2013-8-3 12:34 编辑 ]

osoon2008

求教lz查表的意义, Ia = Im*sin(x) ,为什么不直接计算相电流

fsyicheng

个人使用习惯认为：
1.查表的速度可能会比较快，特别是对于一些规定和循环的应用。强调一下，是可能，但不一定会是最快的方式。

2.查表在一些应用中，可以做到一个比较接近公式，或者主观一点就是程序设计者的要求。

3.查表对于一些的应用，无形中是给定了一个范围和顺序，这样可以让表达的连贯和周期性更好控制和实现。

表达了一下想法，不知道是否合适你。

fsyicheng

是的，市面上有很多相关的控制芯片，一方面考虑价格，另外还考虑是否最合适自己的应用。我现在的想法是做成一个可以串联或并联扩展的应用，而且，我现在只是用一个STC的单片机就可以同时控制3路电机了，性能和精度都是很好的，从视频中或者你也可以体验到的。谢谢支持啊，继续跟进。

osoon2008

是我短路了, O(∩_∩)O~,
相电流是指数增长, 而细分要求是正弦或余弦. 查表无疑是最快的.

lz有没有简单的框架原理图, 可以提供

[ 本帖最后由 osoon2008 于 2013-8-6 18:39 编辑 ]

fsyicheng

电力检测方面我没有做过，所以给不上什么专业的意见了。

osoon2008

啊!

我是说你现在搞这个东西, 有没有一个简单的框架图给我欣赏一下, 多谢!

snomom

不懂的看见了，赏面求教可不可以？

fsyicheng

很久没看论坛了所以今晚才看到你的留言，你说一下你的疑问，大家交流一下。

w75815895

直接用运动控制芯片模块就行了，串口通信，带直线圆弧插补，多简单。三轴应用用mpc003,六轴应用用mpc006,价格就几十块钱。

cd0088

这个帖子网址是什么？？

SZ102345

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