2.目标规划系统的特征
(1)舵机的追随特性
角度 фB △ф фA 舵机的转速为ω △T 时间
① 舵机稳定在A点不动;
② CPU发出B点位置坐标的PWM信号; ③ 舵机全速由A点转向B点;
△ф = фB - фA △T = △ф÷ω ④ CPU发出B点PWM信号后,应该等待一段时间,利用此时间舵机才能转动至B点。
那么,具体的保持(等待)时间如何来计算,如下讲解:
令:保持时间为Tw
当Tw≥△T时,舵机能够到达目标,并有剩余时间;
当Tw≤△T时,舵机不能到达目标;
理论上:当Tw=△T时,系统最连贯,而且舵机运动的最快。
实际过程中由于2个因素:
① 1个机器人身上有多个舵机,负载个不相同,所以ω不同; ② 某个舵机在不同时刻的外界环境负载也不同,所以ω不同; 则连贯运动时的极限△T难以计算出来。 目前采取的方法是经验选取ω值。
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(2)舵机ω值测定
舵机的ω值随时变化,所以只能测定一个平均值,或称出现概率最高的点。 依据 ① 厂商的经验值;
② 采用HG14-M具体进行测试;
测试实验:① 将CPU开通,并开始延时Tw;
② 当延时Tw到达后,观察舵机是否到达目标;
测定时采用一段双摆程序,伴随示波器用肉眼观察Tw与△T的关系。
(3)舵机ω值计算
一般舵机定为0.16--0.22秒/60度;
取0.2秒/60度 >> 1.2秒/360度 >> 0.617秒/185度 则ω为360度/1.2秒,2Π/1.2秒 ω=300度/秒
那么185度转动的时间为185度÷360度/1.2秒 = 0.6167秒。
(4)采用双摆试验验证
观察实验过程中的Tw与△T的关系 发现:当Tw定在0.618秒时,利用示波器观察到舵机能够运动至2个目标点。 则:Tw=△T= 0.618秒 实验过程中,设定舵机运转的目标角度查为185度。 最终:ω=0.2秒/60度 6 / 15
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3.DAV的定义
将185度的转角分为250个平均小份。 则:每小份为0.74度。
定义如下:DAV = 0.74度
由于:ω = 0.2秒/60度
则:运行1 DAV所需时间为:0.72度÷0.2秒/60度 = 2.4 mS;
4.DIV的定义
舵机电路支持的PWM信号为0.5mS—2.5mS,总间隔为2mS。 若分为250小份,则2mS÷250 = 0.008 mS = 8uS
定义如下:DIV = 8uS 角度
фB ф
фA 时间
△T ф = фB - фA △T = ф÷ω
那么1 DAV(0.74度)对应的△T为:0.74度÷60度/0.2秒 =2.4 67mS.。
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5.单舵机调速算法
0.5ms-30ms
测试内容:将后部下降沿的时间拉至30ms没有问题,舵机照样工作。
将后部下降沿的时间拉至10ms没有问题,舵机照样工作。
将后部下降沿的时间拉至2.6ms没有问题,舵机照样工作。 将后部下降沿的时间拉至500us没有问题,舵机照样工作。
实践检验出:下降沿时间参数可以做的很小。目前实验降至500uS,依然工作正常。 原因是:(1)舵机电路自动检测上升沿,遇上升沿就触发,以此监测PWM脉宽“头”。 (2)舵机电路自动检测下降沿,遇下降沿就触发,以此监测PWM脉宽“尾”。
(1)舵机转动时的极限下降沿PWM脉宽
20ms △T
△T:舵机运转1DAV(7.4度)所需要的最小时间,目前计算出的数值为2.467mS;
△T前面的20 mS等待时间可以省略,舵机依然工作;而且得出舵机跟随的最快驱动方式。 Tw 极限转动方式
实验得出 1.1ms ≤Tw≤ 50ms;
具体实验数据参照下表
跟随算法
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舵机Tw数据实验表格
Tw值 500us 800us 1ms 1.1ms 1.2ms 1.6ms 2ms 2.6ms 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 70ms 100ms 舵机运转特性 不能跟随 不能跟随 不能跟随 跟随 跟随 跟随 跟随 跟随 跟随 跟随 跟随 跟随 跟随 跟随 跟随 Tw与△T关系 Tw< △T Tw< △T Tw< △T Tw≈ △T Tw> △T Tw> △T Tw> △T Tw> △T Tw>> △T Tw>> △T Tw>> △T Tw>> △T Tw>> △T Tw>> △T Tw>> △T
令人质疑的地方为1.1ms时的表现,得出的Tw≈ △T; 也就是说1.1ms = 2.467ms,显然存在问题。
经过考虑重新观察PWM波形图发现,电机真正的启动点如下图:
B点的PWM
启动点A 启动点B Tw 极限转动方式
实际上由A到B的运动时间为:△T = Tw +(B点的)PWM
不可以 不可以 很慢、较抖 很慢、较抖 可行 可行 可行 可行 可行 可行 可行 可行 可以 可以 最快、平滑 最快、平滑 最快、平滑 最快、平滑 最快、平滑 较慢、平滑 较慢、平滑 较慢、平滑 较慢、微抖 很慢、微抖 该程序可行度 不可行 不可行 不可行 备注 9 / 15
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