基於DSP和L298N的懸掛運動控制系統設計

2020-12-04 電子產品世界

　　摘要：介紹了由TMS320F28027和L298N模塊以及編碼器組成的懸掛運動控制系統。該系統通過控制2個步進電機，控制軸上線的收放來達到使懸掛物在平面內任意運動的效果，以實現畫圓或指定圖案和顯示當前坐標等功能。主要介紹了步進電機的控制算法和利用TMS320F28027晶片實現位置閉環控制的方法。該系統具有高效、穩定、準確等優點。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/255893.htm

　　引言

　　隨著TI公司32位DSP的普及，32位處理器已經成為控制領域的主流產品，與傳統的微處理器相比速度更快、性能更強、資源豐富，更符合發展的腳步。TMS320F28027是一款32位的DSP，具有運算速度快、穩定性高的優點。本文利用TMS320F28027控制兩個步進電機，從而使物體在平面內運動，實現物體在平面內可以任意地畫指定的曲線和圓等。圖1為懸掛系統的模型。

　　

 

　　1 系統總體方案的設計

　　圖2為懸掛系統控制框圖，以TMS320F28027為控制晶片，利用L298N驅動兩個步進電機。步進電機採用42HS4813A4，其額定電流為1.3 A，步距角為1.8°，利用LCD-12864液晶顯示被控制物的實時坐標。控制2個步進電機正向、反向轉動來達到物體在平面內任意運動的效果。

　　

 

　　2 硬體電路設計

　　2.1 L298N

　　L298N是ST公司生產的一種高電壓、大電流電機驅動晶片。圖3為L298N模塊的電路原理圖。該晶片的主要特點是：工作電壓高，其最高工作電壓可達46 V;輸出電流大，瞬間峰值電流可達3 A，持續工作電流為2 A;內含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅動器。利用2個L298N來分別控制2個步進電機，步進電機的額定電流為1.3 A，同時通2相時，電流為2.6 A，L298N可以達到42HS4813A4步進電機的電流要求。

　　

 

　　2.2 絕對式編碼器

　　絕對式編碼器的精度必須要高於步進電機的精度，所以這裡採用的是10位絕對式編碼器。選用的型號是Minil024J，精度為10位，優點在於採用無接觸霍爾檢測技術，傳感器運行不受灰塵或其他雜物影響，很好克服了基於光學檢測原理的缺點。

　　3 系統軟體設計

　　3.1 幾何關係1：從任意點移動到任意點算法

　　坐標示意圖如圖4所示，有如下的邊長和角度關係：

　　

 

　　

 

　　

 

　　3.2 幾何關係2：當前位置坐標顯示算法

　　如圖5所示，存在以下的角度和邊長關係：

　　

 

　　

 

　　控制代碼如下：

　　

 

　　3.3 電機位置閉環控制方法

　　步進電機閉環控制框圖如圖6所示，TMS320F28027分別用2個定時器來控制兩個電機，用絕對式編碼器對位置進行監控，進行失步補償，保證位置正確，並且可以使曲線圓滑。

　　

 

　　步進電機的型號為42HS4813A4，為了防止失步，步進電機每步的最小間隔為4 ms，並且用軟體對步進電機進行了十六細分，即每步的間距為0.45°。控制電機部分的程序流程圖如圖7所示。

　　

 

　　控制代碼如下：

　　newsf_motorl_SpeedAndSpace_access((int)flag_motorl_paces，flag_cputimer_1，2); //定時器1控制步進電機1

　　newsf_motor2_SpeedAndSpace_acccss((int)flag_motor2 paces，flag_cputimer_2，2); //定時器2控制步進電機2

　　3.4 畫圖算法

　　利用幾何關係任意點到任意點的算法，分別給處理器一連串的位置坐標，控制物體的運動軌跡，如圖8所示。

　　

 

　　相同間隔取N個點，分別輸入處理器，來控制物體的坐標。將取的點傳遞給TMS320F28027時，為了讓圓足夠的平滑，消去鋸齒狀，所以在圓上取了200個點。控制代碼如下所示：

霍爾傳感器相關文章:霍爾傳感器工作原理

霍爾傳感器相關文章:霍爾傳感器原理 三相異步電動機相關文章:三相異步電動機原理

相關焦點

  • 基於DSP和FPGA的機器人聲控系統設計與實現
    系統硬體分為語音信號的採集和播放，基於dsp的語音識別，fpga動作指令控制、步進電機及其驅動、dsp外接快閃記憶體晶片，jtag口仿真調試和鍵盤控制幾個部分。 其中，x(n)為漢明窗截取語音序列，序列長度為160，所以n取160，為對於無音信號e(n)很小，而對於有音信號e(n)會迅速增大為某一數值，由此可以區分詞的起始點和結束點。
  • 基於DSP的實時自動調平控制系統設計
    摘要：穩定平臺隔離載體運動的特性使其在軍事及民用領域中得到了廣泛的應用。然而由於負載特性與工況的不同以及系統技術實現複雜等原因使得穩定平臺的通用性不高。本文基於某武器系統的需要，對機電式雙軸實時穩定平臺伺服控制系統進行了研究。
  • 基於32位DSP及電機驅動晶片的懸掛運動控制設計
    本文利用TMS320F28027控制兩個步進電機，從而使物體在平面內運動，實現物體在平面內可以任意地畫指定的曲線和圓等。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201612/332363.htm　　1 系統總體方案的設計　　圖2為懸掛系統控制框圖，以TMS320F28027為控制晶片，利用L298N 驅動兩個步進電機。
  • 基於CAN總線的運動控制系統設計
    基於CAN總線的運動控制系統設計 電子工程網 發表於 2019-09-18 15:50:55 1 總體設計 主節點採用ARM7內核的LPC2294微控制器
  • 基於DSP的數字掃描探針顯微鏡的硬體解決方案研究
    系統設計思想 為了解決上述缺點，筆者給出了一種基於dsp的新型數字式spm系統的設計方案，新方案的系統框圖如圖2所示。 dsp控制板的結構和功能 經過對spm儀器的控制流程、時序要求、掃描方式、反饋模型和實時性進行全面分析，並對幾種dsp晶片的性能的比較，本設計決定採用ti公司的54x系列dsp晶片，該系統的dsp的運算處理速度、處理精度、功耗都能滿足spm應用系統的反饋要求。
  • 一款基於ARM的多自由度人形教育機器人控制系統的設計
    編者按：　　摘要：針對以往教育機器人自由度少、控制不靈活、教育功能弱的缺點，使用高集成度ARM晶片設計了一個簡潔的17自由度人形機器人控制系統。規劃了機器人的軟硬體結構，設計了控制電路和驅動系統，採用1個定時器產生17路PWM驅動信號。
  • 四個方法簡化運動控制系統設計——降低伺服電機成本
    使用基於PC的控制軟體、EtherCAT網絡、集成驅動器和單電纜技術進行配置，可簡化運動控制系統設計，並降低伺服電機成本。無論是改造項目還是新應用，選擇和安裝最佳伺服電機，都不是一項簡單的任務。任何升級通常都需要調整驅動器、變速箱、編碼器以及與電機接觸的其它部件。為每個伺服驅動器單獨編程和配置，也會增加調試時間和不必要的成本。
  • 基於小波變換與DSP的實時音頻視頻處理系統
    本文介紹一種基於adv611，ct8021晶片同時結合ti公司的tms320c6201晶片實現音/視頻實時處理系統。在該實時系統中，dsp晶片作為控制核心、一方面要管理adv611，ct8021，存儲器和通信接口，另一方面要對adv611的圖像壓縮效果進行調解，對數據速率實時控制。系統實現方案原理圖如圖1所示。
  • 基於DSP與FPGA的機器人聲控系統設計方案
    2 系統硬體總體設計　　系統的硬體功能是實現語音指令的採集和步進電機的驅動控制，為系統軟體提供開發和調試平臺。如圖1所示。　　 　　系統硬體分為語音信號的採集和播放，基於DSP的語音識別，FPGA動作指令控制、步進電機及其驅動、DSP外接快閃記憶體晶片，JTAG口仿真調試和鍵盤控制幾個部分。
  • 基於西門子S7-200PLC的交通燈控制系統的設計
    打開APP 基於西門子S7-200PLC的交通燈控制系統的設計 發表於 2018-01-09 10:25:40 本文主要研究了基於西門子S7-200PLC的交通燈控制系統的設計。 2、交通燈的控制要求 交通燈控制示意圖如圖1所示。
  • 一種基於STM32的力反饋型康復機器人控制系統設計
    基於上肢康復訓練的要求，筆者研製一種基於STM32的力反饋型上肢康復訓練系統。在設計控制系統時，保證系統的安全性與穩定性是最基本的原則⑷。為了避免在突發情況下對患肢造成二次損傷，通常採用限定機器人末端和受訓患肢之間作用力大小的辦法。經過實驗驗證，本系統設計合理，性能穩定，可以實現康復機器人的平穩控制，具有的力反饋功能可以在保證系統安全性的前提下充分激發患者殘存的功能。
  • 基於DSP在線式UPS不間斷電源控制系統的研究
    引言本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/181102.htm　　隨著計算機的普及和信息處理技術的廣泛應用，不間斷電源UPS在關鍵負載連接至公共電網方面扮演著重要角色。
  • 第六講 DSP在雷達信號處理中的應用
    由此可見，dsp在雷達信號處理器設計中具有很大的靈活性和適用範圍，它不僅增強了信號處理的速度和能力，大大提高了信號處理系統的性能指標，而且適合多功能可編程並行處理和陣列處理，滿足高速並行處理的要求。 基於dsp的新體制雷達信號處理系統的關鍵技術 高適應性和多功能是現代雷達系統所應有的兩個基本特徵，一方面要求雷達在複雜雜波環境下具有很高的檢測概率和很低的虛警率；另一方面要求雷達在相同的平臺上具有多功能，不但需要發現並測定目標的位置和運動參數，還要進行分析處理，判定其屬性和威脅程度，進行輔助決策，並將目標信息直接傳遞給信息中心。
  • 基於PLC的自動門控制系統設計開題報告
    早期的自動門控制系統採用繼電器邏輯控制，造成安裝繁瑣、體積大、不穩定、不易維修等缺點已逐漸被淘汰。PLC是一種專門為在工業環境下應用面設計的數字運算操作電了裝置。它採用可以編製程序的存儲器，用來在共內部在儲執行邏輯運算、順序運算、計時，計載和算術運算等操作的指令，並能通過數學式或模擬式和開關量的邏輯控制的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產理程、PLC共有可靠性高，抗幹擾能力強，功能完善，適用性強，系統的設計，建造工作最小，維護方便，容易改造，體積小，重量輕，能耗低等優點，目前，可編程控制器在機械製造、石油化工司，冶鍊金屬、汽車、輕工業等領域的應用都得到了長足的發展
  • 使用STM32 的DSP庫進行FFT變換
    (void);void dsp_asm_init(void);#endif /* End of module include.>* Email:heroxx@163.com* Date:2010-08-11* Description:This file showes how to use the dsp library in mdk project.
  • 基於單片機和L297/L298晶片的步進電機控制驅動器設計
    步進電動機多用於數字式計算機的外部設備，以及印表機、繪圖機和磁碟等裝置。 在數字控制系統中具有精度高，運行可靠。如採用位置檢測和速度反饋，亦可實現閉環控制。步進電動機已廣泛地應用於數字控制系統中，如數模轉換裝置、數控工具機、計算機外圍設備、自動記錄儀、鐘錶等之中，另外在工業自動化生產線、印刷設備等中亦有應用。
  • 基於開關電源的多電源並聯控制系統設計
    摘要：本文研製一個基於開關電源的多電源的並聯控制系統設計方案，採用UC3825和UC3907作為系統和均流控制系統的核心晶片，同時採用移相式全橋變換器的拓撲結構作為逆變電路，實驗仿真結果表明它基本達到設計要求，具有輸出電壓可調
  • 怎樣設計一個基於單片機和L297/L298...
    怎樣設計一個基於單片機和L297/L298晶片的步進電機控制驅動器？步進電動機多用於數字式計算機的外部設備，以及印表機、繪圖機和磁碟等裝置。 在數字控制系統中具有精度高，運行可靠。如採用位置檢測和速度反饋，亦可實現閉環控制。步進電動機已廣泛地應用於數字控制系統中，如數模轉換裝置、數控工具機、計算機外圍設備、自動記錄儀、鐘錶等之中，另外在工業自動化生產線、印刷設備等中亦有應用。
  • 一種改進型的FIR數字濾波器設計
    目前常用的濾波器設計方法普遍採用matlab仿真，dsp實現。但這一傳統設計方法需要的開發周期較長，且設計過程反覆進行，非常不便。 本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/20805.htm 針對這一問題，出現了系統級設計方法的構想將matlab算法仿真和dsp的實現融合在一起。
  • EMC技術在DSP控制系統中的應用
    本文深入細緻地分析了DSP控制系統的信號完整性問題，從PCB設計和軟體設計兩方面，提出電磁兼容性設計的方案。在教學過程中增加該實例的講解， 使得抽象的電磁兼容理論具體化。這樣，學生的知識面得到擴展，對電磁兼容理論的理解會更加透徹，電磁兼容性設計的能力也會相應提高。電磁兼容EMC是電子、電氣設備或系統的一種重要技術性能。