Объявление Step / Dir — Flott

Объявление Step / Dir

Опубликовано 29.01.2021, автором Ханно Браун

Step / Dir — это библиотека, которая абстрагируется от шаговых двигателей. Его цель — предоставить единый интерфейс для управления шаговыми двигателями, независимо от того, какой драйвер или микросхему контроллера вы используете для этого.

Step / Dir был опубликован в течение нескольких месяцев и уже прошел несколько итераций дизайна (последняя версия на crates.io — 0.4.1). Однако для библиотеки это еще только начало. Пока что он поддерживает только два драйвера шагового двигателя и обеспечивает очень низкоуровневый интерфейс. Еще многое предстоит сделать, но это только начало.

Чтобы узнать больше о Step / Dir, загляните в репозиторий на GitHub или в справочную документацию.

Видение

Step / Dir призван обеспечить полную абстракцию над микросхемами шагового драйвера и контроллера. Эти чипы очень разные по своим возможностям. У некоторых есть только булавки STEP и DIR, чтобы делать одиночные шаги в заданном направлении.Другие предоставляют высокоуровневый интерфейс и могут генерировать плавное перемещение на некотором расстоянии.

Изначально я планировал написать разные библиотеки для микросхем драйверов и контроллеров соответственно, но оказалось, что в действительности все не так четко. Линии действительно размыты, а некоторые микросхемы драйверов предоставляют различное количество функций контроллера. Теперь я считаю, что попытка написать две разные библиотеки создаст много трений.

Вместо этого планируется, что Step / Dir станет единственной библиотекой для управления шаговыми двигателями.Он будет обеспечивать интерфейс низкого уровня, где это возможно, и интерфейс высокого уровня повсюду, либо напрямую подкрепленный аппаратными возможностями, либо с использованием программной резервной копии.

Флотт

Step / Dir является частью Flott, набора инструментов для программного обеспечения управления движением в Rust. На данный момент Flott ограничен взаимодействием с шаговыми двигателями, но я планирую в конечном итоге превратить его в комплексный инструментарий, охватывающий все общие потребности в управлении движением.

Финансирование

Я уже потратил много времени на работу над Step / Dir, и потребуется еще много работы, чтобы реализовать видение, которое я изложил выше.Если вы хотите поддержать мою работу над Step / Dir и Flott, пожалуйста, рассмотрите возможность спонсирования меня.

Вас интересует Флотт? Подпишитесь на ленту новостей или подпишитесь на рассылку новостей ниже!

— сервопривод ввода Step / Dir: как он работает внутри по сравнению с приводом последовательного ввода

Правильный ответ был бы очень исчерпывающим, поэтому я постараюсь ответить на основные вопросы.

Вы правы, используя счетчики для определения уставки положения.

отличается ли его производительность от сервопривода, использующего последовательный интерфейс, чтобы напрямую получить нужную позицию?

Да, потому что цифровые данные отправляются циклически в детерминированное время, в то время как Step / Dir потребует, чтобы FPGA / ASIC вычисляли заданное значение скорости на основе измерения частоты / периода импульсов, что делает информацию заданного значения недетерминированной, что действительно не очень хорошо. для пересылки в контур ПИД. Имеется фильтр запаздывания первого порядка, чтобы сделать уставку скорости более плавной.
Кроме того, цифровые данные могут иметь как заданное значение скорости, так и положения, без необходимости определять частоту импульсов.

главная забота — планирование движения, потому что в таком драйве вы не медленная подача ступеней при запуске и остановке для контроля ускорения а замедление?

Это неверно. Уставка должна иметь реализацию профиля движения, в котором учитывается скорость ускорения / замедления. Вещи не должны приводиться в движение с помощью пакета импульсов, а скорее это управляемый способ отправки импульсов с определенным профилем движения.

Существуют различные приводы / подходы:
1. Одна ось, не синхронизированная: Вы можете иметь встроенный в привод генератор профиля движения, тогда вы просто отправляете заданное значение положения, привод сделает все остальное с параметрами jerk, acc, dec, speed. .
2. Мутиаксиальное синхронизированное движение: привод работает как регулятор скорости, цикл планирования движения и регулирования положения рассчитывается в главной системе. Цифровые данные: скорость, …

РЕДАКТИРОВАТЬ:

Single Axis (встроенный генератор профиля движения).Обычно вы отправляете через последовательный порт. Целевое положение и биты управления:
— Сервопривод включен, Разрешено: подает питание на двигатель и отключает тормоз (если имеется)
— / Стоп: движение по инерции до остановки с заданной рампой, используется для быстрой остановки машины
— / StopE: привод останавливается выбегом с очень большим замедлением, будет использоваться для аварийной остановки
— PosEnable — установите этот бит, чтобы разрешить позиционирующее перемещение, привод перемещается в целевое положение

Затем у вас есть несколько битов состояния для вашего приложения, возможно, бит, указывающий, что позиция выполнена, важна.Когда привод достигает целевой позиции, он устанавливает этот бит, но из-за задержки связи вы никогда точно не знаете, относится ли этот бит к действительному или к предыдущему движению. Вам следует проделать несколько уловок, чтобы оценить этот бит в соответствии с фактическим положением и целевым положением, и создать свой собственный фрагмент кода, который будет смотреть на этот бит, когда диск находится в окне допуска. Или другой хороший способ — выполнить обратную петлю целевой позиции от привода к хосту, это возможно, если вы можете настроить определяемую пользователем телеграмму связи.

, с которыми я работал (Siemens, Lenze, SEW, Indramat), позволяют изменять целевую позицию при активном позиционировании, новый профиль рассчитывается исходя из фактического положения, скорости … Я думаю, что это основная функция всех приводов с встроенный генератор профилей.

+/- 10 В или шаг / направление с обратной связью?

По сути, именно так и будет работать большинство сервоприводов, это просто зависит от типа, определенные части этой схемы могут обрабатываться разными компонентами, а некоторые части могут дублироваться или просто не существовать.
По сути, это черная магия, включающая много математики!

P (пропорционально) контролирует, какой выходной сигнал нужно генерировать для заданной разницы между положением и пунктом назначения (пункт назначения — это место, где вы хотите, чтобы сервопривод был, а положение — это положение, в котором находится сервопривод). Это ключевой результат, который делает большую часть тяжелой работы.
I (интеграл / интегратор) — это скорость увеличения выходного сигнала для позиционной разницы. Это выходной сигнал, который пытается компенсировать ошибку рассогласования, но может вызвать потерю стабильности, если он установлен слишком высоко (иначе говоря, это вызовет дикие колебания).
D (производный) похож на демпфер на выходе PI, чтобы повысить стабильность, но поднимитесь слишком высоко, и сервоконтур станет чрезмерно демпфированным и увеличится рассогласование.

Тогда у вас есть различные фильтры. Их цель — сгладить генерируемые выходные данные, чтобы вы могли немного увеличить значения PID. Т.е. скажем, у вас есть проблема со стабильностью на определенной частоте, вы можете добавить фильтр, который будет сглаживать вывод на этой определенной частоте (обратите особое внимание на мой предыдущий комментарий о математике и черной магии!).

Продвинутая подача в этом случае является, по сути, функцией обхода, и ее часто можно увидеть как липкую штукатурку, похожую на компенсацию люфта, однако она может быть полезной.
По сути, он обходит цикл ПИД-регулирования, что может помочь улучшить отслеживание ошибок. Если вы знаете, что цикл ПИД-регулятора медленно реагирует, вы можете использовать некоторый FF, чтобы «запустить» изменение движения, поэтому к тому времени, когда цикл ПИД-регулятора отреагирует, следующая ошибка уже будет минимальной. Однако недостатком является то, что если движение имеет какое-либо изменение / прерывание, цикл ПИД-регулятора все равно будет медленно реагировать, что приведет к всплеску следующей ошибки.

Использование KFlop, например, При работе +/- 10 В все эти функции являются внутренними для KFlop, однако сервопривод также будет содержать некоторые из этих функций.
В режиме позиционирования привод будет использовать PD для создания стабильной выходной скорости для любого заданного входа, независимо от нагрузки сервопривода.
В режиме крутящего момента частичные разряды в сервоприводе в основном обходятся, и привод по существу работает как старомодный привод с усилителем. Режим крутящего момента дает контроллеру наибольший контроль над сервоприводом, однако, естественно, он более нестабилен, чем режим скорости, поскольку генерируемая скорость двигателя напрямую связана с нагрузкой двигателя

В качестве практического примера, если нагрузка двигателя изменяется во время движения, скажем, из-за к резким изменениям нагрузки.
В режиме управления скоростью сервопривод в основном компенсирует это изменение нагрузки, чтобы поддерживать постоянную скорость двигателя, при этом KFlop требуется только для незначительной коррекции для поддержания положения.
В режиме управления крутящим моментом сервопривод не выполняет компенсацию, поэтому KFlop может изменить требуемый крутящий момент, чтобы поддерживать постоянную скорость двигателя, что потребует значительной коррекции выходного сигнала для поддержания положения.

Чтобы провести хорошую аналогию, контроль крутящего момента — это то, как работает педаль акселератора в современном автомобиле.Вы хотите ускориться, вы опускаете ногу, вы хотите замедлить, вы поднимаете ногу. Чтобы поддерживать скорость, вы держите педаль частично нажатой. Вот почему вы получите максимальные обороты, прежде чем педаль упадет на пол без нагрузки.
Если педаль акселератора работала в режиме скорости, легкое перемещение педали вызовет полное ускорение, пока не будет достигнута новая целевая скорость.

Run open loop step / dir, все, что происходит после планировщика траектории, обрабатывается приводом.

Запустите замкнутый цикл step / dir, вы получите два из этих циклов, которые позволяют контроллеру точно настроить положение и попытаться компенсировать изменения производительности.Однако при использовании только замкнутого контура только с двигателем, после настройки шаг / направление замкнутого контура на самом деле не имеет большого преимущества, кроме того, что контроллер точно знает, где находится двигатель. Когда у вас есть внешний цикл, замкнутый с использованием линейных масштабов, это дает возможность потенциально лучше компенсировать незначительные позиционные отклонения. Я говорю «потенциально», потому что, хотя он может улучшить ситуацию, он все равно не компенсирует такие вещи, как чрезмерная обратная реакция или заедание.

По сути, это одна большая проблема математического равновесия.

flott-motion / stepper: универсальный интерфейс шагового двигателя

Пожалуйста, подумайте о финансовой поддержке этого проекта. Более подробная информация ниже.

Около

Stepper призван предоставить интерфейс, который абстрагируется от драйверов и контроллеров шаговых двигателей, напрямую раскрывая высокоуровневые аппаратные функции там, где они доступны, или предоставляет программные резервные варианты, когда аппаратная поддержка отсутствует.

Stepper является частью набора инструментов Flott для управления движением.Также ознакомьтесь с RampMaker, библиотекой для создания рамп ускорения шагового двигателя. В будущей версии обе библиотеки будут интегрированы, но пока их можно использовать отдельно, чтобы дополнять друг друга.

Прямо сейчас Stepper поддерживает следующие драйверы:

В будущем будет добавлена ​​поддержка большего количества шаговых драйверов и контроллеров. Пожалуйста, подумайте о том, чтобы помочь с этим усилием, если вам нужна поддержка драйвера или контроллера, который в настоящее время отсутствует.

Для получения дополнительных сведений см. Справочник по API или одно из следующих руководств:

Статус

Степпер находится в активной разработке.Его API будет меняться по мере добавления новых функций и улучшения существующих. Поддержка драйверов сейчас очень ограничена, а поддержка контроллеров отсутствует.

Библиотека пригодна для использования, но еще далека от совершенства. Есть некоторые известные ограничения, которые задокументированы в системе отслеживания проблем. Если вы обнаружите какие-либо дополнительные проблемы, пожалуйста, откройте вопрос в репозитории GitHub.

Stepper обслуживается:

Использование

Stepper — это библиотека, написанная на Rust и предназначенная для использования в проектах Rust.Он будет работать на любой платформе, поддерживаемой Rust, включая микроконтроллеры.

Добавьте шаговый двигатель в свой Cargo.toml вот так:

 [dependencies.stepper]
version = "0.5" # убедитесь, что это последняя версия 

Если вам просто нужно использовать конкретный драйвер шагового двигателя, вы также можете положиться на ящик для этого конкретного драйвера. Например:

 [dependencies.drv8825]
version = "0.5" # убедитесь, что это последняя версия 

Дополнительную информацию см. В Справочнике по API.

Финансирование

Если вы получаете пользу от Stepper или других библиотек из набора инструментов Flott, рассмотрите возможность оказания нам финансовой поддержки. Ваше спонсорство помогает поддерживать проект в хорошем состоянии и продвигать его вперед.

Ханно Браун, сопровождающий и первоначальный создатель этой библиотеки, принимает спонсорство.

Лицензия

Этот проект представляет собой программное обеспечение с открытым исходным кодом, лицензируемое в соответствии с условиями лицензии BSD Zero Clause (для краткости 0BSD). По сути, это означает, что вы можете делать с программным обеспечением все, что угодно, без каких-либо ограничений, но вы не можете привлекать авторов к ответственности за проблемы.

Подробную информацию см. На LICENSE.md.

: основные шаги

Этот шаг наиболее полезен при использовании в декларативном конвейере или с опциями для установки результата этапа или игнорирования прерываний сборки.В противном случае рассмотрите возможность использования простых блоков try — catch (- , наконец, ). Это также полезно при использовании определенных действий после сборки (уведомителей), изначально определенных для проектов вольного стиля, которые обращают внимание на результат текущей сборки.

 node {
    catchError {
        ш 'может потерпеть неудачу
    }
    step ([$ class: 'Mailer', получатели: 'admin @ где-нибудь'])
}
 

Если шаг оболочки завершился неудачно, состояние сборки конвейера будет установлено как «сбой», так что на следующем шаге по электронной почте будет показано, что сборка завершилась неудачно.В случае отправителя почты это означает, что он будет отправлять почту. (Он также может отправлять почту, если эта сборка завершилась успешно , но предыдущие не удались, и так далее.) Даже в этом случае этот шаг можно заменить следующей идиомой:

 node {
    пытаться {
        ш 'может потерпеть неудачу
    } catch (err) {
        echo "Поймано: $ {err}"
        currentBuild.result = 'ОТКАЗ'
    }
    step ([$ class: 'Mailer', получатели: 'admin @ где-нибудь'])
}
 

Для других случаев можно использовать простые try — catch (- , наконец, ) блоков:

 node {
    ш './set-up.sh '
    пытаться {
        ш 'может потерпеть неудачу
        echo "Успешно!"
    } catch (err) {
        echo "Ошибка: $ {err}"
    } наконец-то {
        ш './tear-down.sh'
    }
    echo 'Напечатано, успешно или нет.'
}
//… и конвейер в целом успешно
 

См. Этот документ для получения справочной информации.

NEMA 23 Серводвигатель постоянного тока с высоким крутящим моментом, 10 об / мин, с приводом Step / Dir

Он поддерживает цифровые входы STEP / PULSE и DIRECTION с оптической развязкой. Это решение отлично работает на низких скоростях, обеспечивая высокий корректирующий момент через замкнутый контур управления PI.

Двигатель — это промышленный двигатель с высоким крутящим моментом 10 об / мин с огромным крутящим моментом 120 кгсм в небольших размерах. Мотор имеет металлический редуктор со всеми высококачественными металлическими шестернями и со смещенным от центра валом.

Назначение клемм питания и входов

G320X Интерфейс шага и направления | Geckodrive

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ СКАЧАТЬ ПРИЛОЖЕНИЕ (PDF)

G320X использует схему полярности интерфейса универсального оптоизолятора.Клемма «ОБЩИЙ» (клемма 10) может быть подключена к земле или 5 В постоянного тока. Входы STEP и DIRECTION — это понижающие нагрузки, когда COMMON подключен к GND контроллера. Входы STEP и DIRECTION являются подтягивающими нагрузками, когда COMMON подключен к контроллеру + 5VDC.

Описание схемы:

Каждый опто-светодиод HCPL-2531 управляется полным диодным мостом Шоттки для прямого смещения оптического светодиода независимо от входной полярности ШАГ и НАПРАВЛЕНИЕ. Оптоизолятор HCPL-2531 имеет «усиление» (CTR) 20%.Ток нагрузки коллектора составляет 1 мА, поэтому для работы входов ШАГ и НАПРАВЛЕНИЕ требуется 5 мА тока светодиода. Прямое напряжение опто-светодиода составляет 1,5 В, а диоды Шоттки BAT54S имеют прямое напряжение 0,32 В при 5 мА. Поскольку два диода Шоттки являются проводящими, общее падение напряжения на всех диодах составляет 2,14 В (1,5 В + 0,32 В + 0,32 В). Резистор 200 Ом ограничивает ток диода до I = (В — 2,14 В) / 200.

Входной ток STEP составляет 5,8 мА при использовании логики 3,3 В.
Входной ток ШАГ равен 14.3 мА с использованием логики 5 В.

HCPL-2531 — это двойной высокоскоростной оптоизолятор, в котором вместо фототранзисторов используются фотодиоды. Даже в этом случае время включения составляет 0,5 мкс, а время выключения — 2 мкс. Резистор ¬3,3 кОм и конденсатор 100 пФ образуют фильтр нижних частот 300 нс, его временная задержка ограничивает общее время отклика на входе ШАГ до 0,8 мкс при включении и 2,5 мкс при выключении.

При использовании COMMON, подключенного к GND:
Минимальное указанное время логической «1» ШАГА составляет 1 мкс.
Минимальное указанное время логического 0 ШАГА равно 2.5 нас.
Используйте узкие логические импульсы шага «1».
Вход STEP не может работать с драйвером с открытым коллектором.
Можно использовать драйверы логического уровня 3,3 В и 5 В.

При использовании ОБЩЕГО, подключенного к + 5В постоянного тока:
Минимальное указанное время ШАГОВОЙ логической «1» составляет 2,5 мкс.
Минимальное указанное время логического «0» ШАГА составляет 1 мкс.
Используйте узкие логические импульсы шага «0».
Вход STEP может управляться драйвером с открытым коллектором.
Вход STEP не может работать с логикой 3,3 В, если ОБЩИЙ не подключен к 3.3 В постоянного тока.

Была ли эта статья полезной? 1805 из 3571 считают этот материал полезным