在使用常用的现场总线技术的情况下你是否已经考虑到了基于ARM芯片S3C4510的步进电机加减速控制

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  • 2025年01月26日
  • 随着工业的进步,嵌入式技术得到了广泛的应用和成熟。ARM嵌入式处理器作为一种高性能、低功耗的RISC芯片,它支持多种操作系统、主频高、运算能力强,并且能够兼容8/16位器件,同时还能使用海量低价SDRAM数据存储器。这使得它在各个行业中得到青睐,展现出其强大的功能和巨大的商业价值。特别是在控制领域,其应用越来越广泛。利用以ARM为核心的嵌入式微处理器进行运动控制系统开发,有着极大的发展潜力。

在使用常用的现场总线技术的情况下你是否已经考虑到了基于ARM芯片S3C4510的步进电机加减速控制

随着工业的进步,嵌入式技术得到了广泛的应用和成熟。ARM嵌入式处理器作为一种高性能、低功耗的RISC芯片,它支持多种操作系统、主频高、运算能力强,并且能够兼容8/16位器件,同时还能使用海量低价SDRAM数据存储器。这使得它在各个行业中得到青睐,展现出其强大的功能和巨大的商业价值。特别是在控制领域,其应用越来越广泛。利用以ARM为核心的嵌入式微处理器进行运动控制系统开发,有着极大的发展潜力。

在一些要求成本较低的运动控制系统中,常常会用到步进电机作为执行元件。步进电机在这种应用环境下的优势是:可以通过开环方式进行位置和速度控制,而不需要反馈信息。不过,由于负载位置对控制电路没有反馈,所以步进电机必须正确响应每次励磁变化。如果选择了不当的励磁频率,那么电机就无法移动到新的位置,这样就会导致实际负载位置与所期望位置之间出现永久误差,即发生失步或过冲现象。在开环控制系统中,防止失步和过冲是决定该系统是否正常运行的问题。

失步和过冲现象通常会发生在启动时或停止时。当系统以较高速度直接启动时,如果超过了最大启动频率,就可能产生丢步或完全无法启动的情况。而当达到终点后立即停止脉冲发送时,由于惯性作用,使得转子转向下一个平衡点停留,从而引发过冲现象。在这种情况下,加减速控制变得尤为重要,以确保顺利启动或停止。

加减速通常采用软件实现,分为加速、中间匀速阶段以及减速三个部分。这些阶段可以通过改变输出脉冲时间间隔来完成,其中升慢过程逐渐增加脉冲频率,而降慢过程逐渐降低脉冲频率。

为了实现恒定加速度算法,我们首先设定两个相邻脉波信号之间所需时间Δtm,以及这段时间内相邻两次旋转角度 Δθm=1°(假设)。然后我们可以计算出每一段时间内所需到的平均加速度a=(Fm - Fm-1)/Δtm,其中Fm表示第M个周期中的励磁频率,而Fm-1表示前一个周期中的励磁频率。此外,还有(Fm + Fm-1)Δtm/2 = 1这个关系式可用于推导出最终公式A=((fmax-f0)(fmax+f0))/(2*trans)。

软件实现则涉及定时器中断技术。当需要变换动作时,我们不断地调整定时器装载值大小,以此来生成适合特定动作需求的脉波信号。如果使用的是基于S3C4510 ARM芯片的小型化计数器,则溢出的计数次数应该等于二倍于想要生成的控股振荡子的振荡次数。一旦设置好所有参数,便可调用函数pulse()开始程序运行:

void pulse (REG16 f0, REG16 fmax, REG16 tran, REG16 steep){

UINT16 i;

A = ((fmax-f0)*(fmax+f0))/(2*trans);

for(i=0;i <= trans;i++){

f[i> = sqrt_16(2*A*i+f0*f0);}

}

其中f是一个数组,用以存储从起始到结束状态的一系列增量值,每个增量代表一步迈出的距离;tran则指明了整个加减速过程总共包含多少个这样的“小”增量;最后slope定义了整个程序执行期间要采取多少个这样的“大”增量,最终形成完整的一个加减速循环。

SysDisableInt(INT_TIMER0);

SysSetInterrupt(INT_TIMER0, OnTimer2);

trans = tran;

A = ((fmax-f0)*(fmax+f0))/(2*trans);

for(i=...

这样一个简单却精确的手法就足够保证我们的动作既稳健又迅猛,不仅满足基本要求,而且还保持了一定的灵活性,使其成为经济型数控设备中的理想选择之一。

然而,在移植实时操作系统并配置硬件驱动方面,一些细节也不能忽视,比如避免资源竞争导致死锁或者错误触发错误情况,如可能影响整体稳定性的交叉访问问题。

综上所述,无论是因为其卓越性能还是由于其成本效益,该方案无疑将为未来自动化设备带来革命性的变革,为用户提供更加安全、高效且经济实用的解决方案。