机器人控制器编程实践指导书旧版-实践三 直流电机(执行器)

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了机器人控制器编程实践指导书旧版-实践三 直流电机(执行器)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

适用于UNO/2560/DUE/ESP8266/ESP32,2021年之前使用版本。


 

3.1 实践目的

  • 掌握Arduino[ESP32]对直流电机控制的软硬件测试。

3.2 实践设备

  • PC机一台
  • Arduino[ESP32]开发板及配件等
  • 万用表和示波器等

3.3 实践原理

  • 初级:无
  • 中级:按键控制电机起停、正反转。

示意图

原理图

  • 高级(ROS选修):

使用电脑键盘按键控制直流电机转速。

3.4 实践内容

阅读3.3中示意图、原理图和代码,在Arduino[ESP32]平台上完成实践。

3.5 实践问题

3.5.1 直流电机转速如何调节?

调整电枢电压,通过改变电枢电压来改变速度,属于恒转矩速度调节方法,但是这种调速严重影响电机力矩,所以很少用;

改变电动机的主磁通量会减弱磁通量,并使电动机从额定速度向上改变速度,属恒功率调速方法,动态相应比较慢,尽管可以无级平滑地调整速度,但调速范围很小;

改变电枢电路的电阻R,并连接电动机电枢的电阻来调节速度,这只能一步一步地调节速度,平滑度差,机械特性软,效率比较低下。;

PWM调速,20hz以上的频率,调整脉宽,达到调速的目的。

3.5.2 直流电机转速如何精确控制?

对直流电机的调速主要是依靠提高线圈的电流,也可以提高电压来提速,但很容易烧毁电动机;

使用直流调速器控制调整转速;

基于模糊PID的直流力矩电机转速控制。 在分析模糊控制和PID控制结合方式的基础上,设计一个二维模糊PID控制算法,该算法根据误差信号是否达到阈值来决定何时在模糊控制与PID控制之间切换.采用编码器、80196KC单片机、16位D/A转换器和直流力矩电并结合上述控制算法构成直流力矩电机的模糊PID稳速控制系统.通过对标准PID和模糊PID实测数据分析比较说明,模糊PID控制可以达到无超调输出,其调节时间小于标准PID控制的调节时间,稳态误差小于万分之四.

3.6 实践总结

回顾本次实践,遇到哪些问题,如何解决,经验和启发有哪些?

施加PWM信号来控制直流电机的速度。速度将与占空比成正比。要将PWM与ESP32一起使用,需要首先设置PWM信号属性。

要控制直流电动机的速度,需要更改PWM信号占空比。为此,可以使用ledcWrite()函数,该函数接受生成信号的PWM通道(而不是输出GPIO)和占空比的参数。

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