基于STM32F107的搬運機器人電機控制系統(tǒng)設計
加入技術交流群
2．2 μC／OS-II系統(tǒng)下任務的分配
成功地將μC／OS-Ⅱ系統(tǒng)移植到STM32F107后，基于μC／OS-II的程序設計是將一個大的應用程序分成相對獨立的多個任務來完成。定義好每個任務的優(yōu)先級，μC／OS-II內(nèi)核對這些任務進行調(diào)度和管理。
軟件設計思路是根據(jù)機器人實際運行的需要由上位機通過串口對電機轉速和舵機轉動位置進行給定。電機的轉速是由設定的速度值和由增量式編碼器的采集值相比較，經(jīng)過速度PID算法實現(xiàn)閉環(huán)控制。舵機的位置主要是由絕對值式編碼器反饋現(xiàn)在位置，根據(jù)動作時間要求調(diào)節(jié)舵機轉動的速度。本搬運機器人電機控制系統(tǒng)軟件要實現(xiàn)的功能如下：
◆上位機給定電機轉速、舵機轉動角度和動作時間；
◆要求電機轉速連續(xù)可調(diào)并且具有良好的靜、動態(tài)性能，轉速沒計采用PI算法調(diào)節(jié)；
◆要求舵機快速到達指定角度，有位置反饋作為舵機給定轉速的調(diào)整；
◆具有一定的故障保護功能。當電機出現(xiàn)堵轉、電流過大以及舵機觸動限位開關時，要求停止驅(qū)動模塊工作。
針對以上要實現(xiàn)的功能，可以將應用程序設計分為以下幾個任務：
①啟動任務。對系統(tǒng)進行初始化，創(chuàng)建初始電機狀態(tài)，然后自我刪除，啟動任務進入睡眠狀態(tài)。
②電機和舵機保護任務。用于在過流或限位開關動作時響應外部中斷，進入中斷狀態(tài)通過發(fā)任務信號量，任務程序檢測信號量有效并響應該任務，停止輸出。任務優(yōu)先級設為0級。
③上位機給定任務。用于上位機控制電機和舵機，任務優(yōu)先級設為1級。上位機數(shù)據(jù)輸入寄存器時將產(chǎn)生一個中斷，該中斷將收到的字節(jié)送入緩沖區(qū)并釋放上位機給定任務的信號量；任務中檢測到信號量有效便開始執(zhí)行，將對應的字節(jié)信息解析成對應的電機轉速和舵機轉角位置信息給相應變量賦值。
④電機轉速控制任務。用于電機的閉環(huán)調(diào)速，任務優(yōu)先級設為2級。
⑤舵機控制任務。用于控制舵機在規(guī)定時間內(nèi)到達指定位置，任務優(yōu)先級設為3級。
2．3 啟動任務
主程序中，在調(diào)用μC／OS-II的其他任務之前，首先調(diào)用系統(tǒng)初始化函數(shù)OSInit()，初始化μC／OS-II所有的變量和數(shù)據(jù)結構；同時，建立空閑任務OS_TaskIdle()，這個任務總是處于就緒態(tài)；調(diào)用OSTaskCreate()函數(shù)建立啟動任務；調(diào)用OSStart()，將控制權交給μC／OS-II內(nèi)核，開始運行多任務。
啟動任務是在主程序中創(chuàng)建的，它主要有3個功能：
①用于系統(tǒng)初始化(PWM輸出模塊、串口、ADC模塊、輸入電平中斷功能、定時器)。
②建立系統(tǒng)所要用到的信號量。
③建立系統(tǒng)的其他任務。
最后調(diào)用OSTaskDel(OS_PRIO_SELF)進行自我刪除，啟動任務進入睡眠狀態(tài)。主程序任務流程如圖4所示。本文引用地址：http://m.ptau.cn/article/160667.htm
2．4 電機轉速控制任務
增量式編碼器每次產(chǎn)生外部中斷，在中斷狀態(tài)中發(fā)出任務信號量，任務程序檢測信號量有效并響應該任務，任務中通過測得電機當前轉速和給定速度對比實現(xiàn)閉環(huán)控制。電機轉速控制任務流程如圖5所示。
評論