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http://www.sxsky.net/xie/070480368.html伺服马达的瞬时运动速度是由其内部的直流马达和变速齿轮组的配合决定的,在恒定的电压驱动下,其数值唯一.但其平均运动速度可通过分段停顿的控制方式来改变,例如,我们可把动作幅度为90o的转动细分为128个停顿点,通过控制每个停顿点的时间长短来实现0o—90o变化的平均速度.对于多数伺服马达来说,速度的单位由"度数/秒"来决定.
标准的微型伺服马达有三条控制线,分别为:电源,地及控制.电源线与地线用于提供内部的直流马达及控制线路所需的能源,电压通常介于4V—6V之间,该电源应尽可能与处理系统的电源隔离(因为伺服马达会产生噪音).甚至小伺服马达在重负载时也会拉低放大器的电压,所以整个系统的电源供应的比例必须合理.
输入一个周期性的正向脉冲信号,这个周期性脉冲信号的高电平时间通常在1ms—2ms之间,而低电平时间应在5ms到20ms之间,并不很严格,下表表示出一个典型的20ms周期性脉冲的正脉冲宽度与微型伺服马达的输出臂位置的关系[14]:
表3.1正脉冲宽度与微型伺服马达的输出臂位置的关系
使用伺服马达有些需要注意的事项:
1,除非你使用的是数码式的伺服马达,否则以上的伺服马达输出臂位置只是一个不准确的大约数.
2,普通的模拟微型伺服马达不是一个精确的定位器件,即使是使用同一品牌型号的微型伺服马达产品,他们之间的差别也是非常大的,在同一脉冲驱动时,不同的伺服马达存在±10o的偏差也是正常的.
3,正因上述的原因,不推荐使用小于1ms及大于2ms的脉冲作为驱动信号,实际上,伺服马达的最初设计表也只是在±45o的范围.而且,超出此范围时,脉冲宽度转动角度之间的线性关系也会变差.
4,要特别注意,绝不可加载让伺服马达输出位置超过±90o的脉冲信号,否则会损坏伺服马达的输出限位机构或齿轮组等机械部件.
5,由于伺服马达的输出位置角度与控制信号脉冲宽度没有明显统一的标准,而且其行程的总量对于不同的厂家来说也有很大差别,所以控制软件必须具备有依据不同伺服马达进行单独设置的功能.
3.3视觉随动系统控制原理
机器人视觉随动系统是由视觉传感器向控制器提供机器人工作环境的外部信息,从而使机器人能够实时地调整其位姿,实现精确的跟踪或定位,完成相应的工作.其研究内容涉及图像处理,机器视觉,控制理论,机器人学,运动学,动力学等多个学科领域.目前机器人视觉随动研究的主要内容为:视觉随动控制系统结构,快速准确的图像处理算法,视觉随动控制器的设计(包括软件,硬件的设计)等[15].
本课题中,视觉传感器是机器人系统中最重要的"感官"之一,它的引入改变了机器人对操作对象及环境必须精确建模的要求[16].依靠视觉信息的反馈,实现机器人在运动学及动力学等方面的闭环控制.视觉传感器CCD获取环境信息,输出模拟视频信号,经可编程视频解码芯片SAA7111转换成数字视频信号,包括色度信号和亮度信号,本课题的开发平台是DSP,该控制器对数字视频信号进行运算,处理,产生相应PWM波,对伺服马达进行控制,带动视觉机构的旋转,实现视觉系统的随动控制.图3.3是视觉随动控制系统的控制流程图:
图3.3视觉随动控制系统的控制流程图
3.4软件设计流程图
3.4.1主程序流程图
系统初始化后,模拟视频信号经SAA7111处理后送给主控制器DSP,调用PWM程序产生PWM波,控制伺服马达的旋转.主程序流程图如下:
图3.4主程序流程图
系统初始化程序如下:
voidInitSysCtrl(void)
{Uint16i,
EALLOW,
DevEmuRegs.M0RAMDFT等于0x0300,
DevEmuRegs.M1RAMDFT等于0x0300,
DevEmuRegs.L0RAMDFT等于0x0300,
DevEmuRegs.L1RAMDFT等于0x0300,
DevEmuRegs.H0RAMDFT等于0x0300,
//Disablewatchdogmodule
SysCtrlRegs.WDCR等于0x0068,
//InitalizePLL
SysCtrlRegs.PLLCR等于0x0,
//WaitforPLLtolock
for(i等于0,i<,5000,i++){}
SysCtrlRegs.HISPCP.all等于0x0005,
//Peripheralclockenablessetfortheselectedperipherals.
SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.EVAENCLK等于1,
EDIS,
}
I/O口初始化程序如下:
voidio_init()
{EALLOW,
GpioMuxRegs.GPAMUX.all等于0x00ff,//产生PWM,是外设EVA的功能,对应的端口属于第二功能,
EDIS,
}
图3.5SAA7111初始化流程图
3.4.2SAA7111初始化流程图
SAA7111初始化设定为:一路模拟视频信号输入(AI12),自动增益控制,625行50HzPAL制式,YUV16位数字视频信号输出,设置默认的图像对比度,亮度及饱和度.相应的寄存器入口参数:SAA7111写地址48H,子地址00H,发送数据缓冲区DBUF,发送字节数19.图3.5是其初始化流程图.
3.4.3PWM产生流程图及子程序
初始化后,通过计算,装载通用定时器比较器的值,就可以控制产生PWM波形.
图3.6PWM产生流程图
PWM产生子程序如下:
voidEVA_Timer1()
{
EvaRegs.EXTCON.bit.INDCOE等于0,//同时使能比较输出使能模式
EvaRegs.GPTCONA.bit.T2STAT等于1,//通用定时器2增计数
EvaRegs.GPTCONA.bit.T2PIN等于2,通用定时器2比较输出高有效
EvaRegs.GPTCONA.bit.T1STAT等于1,//通用定时器1增计数
EvaRegs.GPTCONA.bit.T1PIN等于2,
EvaRegs.GPTCONA.bit.TCOMPOE等于1,//使能定时器1,2的比较输出T2PWM
EvaRegs.T2PR等于j,//T1计数器周期值,其值为pwm值(因为是增计数//模式)
EvaRegs.T2CNT等于0x0000,
EvaRegs.T2CON.all等于0x1046,//连续增计数,不分频,不使能定时器(主//程序中使能),内部时钟,使用T1PWM
EvaRegs.T1PR等于j,//T2计数器周期值,其值为pwm值(因为是增计数//模式)
EvaRegs.T1CNT等于0x0000,
EvaRegs.T1CON.all等于0x1046,//连续增计数,不分频,不使能定时器(主//程序中使能),内部时钟,使用T1PWM
}
3.5本章小结
本课题开发环境是CCS2000,它集成了TI的编译器,汇编器,连接工具等.用户可以从菜单栏中选用TI的工具,并可以看到直接流水输出到窗口的编译结果.可视化窗口使用户能够容易理解复杂的结构,只要将光标放在相关的变量处并按ENTER键,诸如数组,结构,指针的变量就可以递归的增加或减少.本章重点提出并设计了视觉随动控制思想与方案.第二节详细介绍了伺服马达的控制原理,明确其输出臂位置与一个20ms周期性脉冲的正脉冲宽度的关系,为软件编程提供了思想.第三节提出了视觉随动控制系统的整体控制方案,确定了控制流程图,给出了主程序及PWM产生的程序流程图以及各模块的初始化程序.
4系统调试
在本课题完成后,对系统进行了调试.视觉随动机构实物图如下,在实验室对其进行了测试,该机构紧凑,可靠,稳定性高.
图3.7视觉随动机构实物图
视觉随动机构的软件实现方面,实验中,视觉机构发现目标物,通过两个伺服马达分别左右,俯仰旋转,使目标始终位于摄像头的正中间,实现自动跟踪目标.在发现目标时,获取目标图象信息,经视频解码器SAA7111等处理后,图象信息送给DSP主控制器,装载DSP事件管理器的通用定时器比较器的比较值.定时器计数器周期值设置为30000,产生周期是20ms的PWM波,根据伺服马达控制原理,脉冲宽度0.5ms时,伺服马达输出&#
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