河南省和城乡建设厅网站,网站备案添加域名,家具设计师培训,广州做内销鞋的网站此篇博客用于记录使用arduino驱动直流减速电机的过程#xff0c;仅实现简单的功能#xff1a;PID调速、蓝牙控制 1、直流减速电机简介2、DRV8833电机驱动模块简介3、HC-05蓝牙模块简介电机转动测试4、PID控制5、蓝牙控制电机 1、直流减速电机简介
我在淘宝购买的电机#x… 此篇博客用于记录使用arduino驱动直流减速电机的过程仅实现简单的功能PID调速、蓝牙控制 1、直流减速电机简介2、DRV8833电机驱动模块简介3、HC-05蓝牙模块简介电机转动测试4、PID控制5、蓝牙控制电机 1、直流减速电机简介
我在淘宝购买的电机减速比是21.3旋转一圈产生的脉冲数是11这样实际通过编码区采集到的一圈脉冲数使用一倍频计数是11×21.3如果采用N倍频的话就是11×21.3×N。这里关于编码器的相关知识直接看此文档有详细介绍http://www.autolabor.com.cn/book/ROSTutorials/di-8-zhang-gou-jian-lun-shi-cha-fen-ji-qi-ren/83-di-pan-kong-zhi-ji-chu-arduino-yu-dian-ji-qu-dong/833-dian-ji-ce-su.html 上面给出了接线方式要注意的是直接使用arduino的io口是无法驱动电机的所以还需要一块电机驱动板或者驱动芯片这里使用的是DRV8833电机驱动模块红色接DRV8833的AO1、白色接DRV8833的AO2、黑色接arduino的GND、蓝色接3V3、因为使用一倍频只需要一个中断口就可以这里换黄色接引脚2外部中断绿色接引脚9可以使用其他的io口。
2、DRV8833电机驱动模块简介
下面是芯片引脚图 由于这里VM需要较高的电压才能驱动电机转起来所以还单独购买了一个电池用于VM引脚供电电池名称18650锂电池最好选可以充电的那种。 AIN1接arduino的引脚10需要可以输出pwm波的引脚AIN2接引脚11可以任意指定引脚这只是用于控制方向STBY引脚直接接5V。 3、HC-05蓝牙模块简介 一共六个引脚EN和STATE一般用不到其余的有两个电源引脚、两个串口引脚。建议在使用单片机调试之前先用usb转ttl模块连接电脑进行测试①将RX连接至usb转ttl模块的TXTX连接RX电源线对着连。②插进电脑之前先按住HC-05上的按键然后将usb转ttl模块插入电脑此时HC-05就会进入AT指令状态下可以使用电脑的串口助手进行测试蓝牙模块的波特率默认是384000个停止位0个校验位。③进行测试发送指令的顺序可以参考这个1、AT返回OK2、ATROLE0默认就是零保险起见再设置一下设置完这个之后下一次上电周围的设备就可以搜索到此蓝牙3、ATNAMExxx这里按自己喜好设置名字4、ATPSWD“xxx”设定密码5、ATUART3840000。设置波特率和停止位、校验位。 这样就设置完成了下一次可以直接上电然后手机搜索蓝牙使用密码连接。如果不想用串口助手测试也可以再arduino中用以下代码测试蓝牙模块的RX连接arduino引脚9TX连引脚8
#include SoftwareSerial.h //库文件SoftwareSerial BT(8, 9); //设置蓝牙与板子的连接端口。 pin 8 接蓝牙的 TXD pin 9 接蓝牙的 RXD
char X; //定义一个变量存数据。void setup()
{Serial.begin(38400); //串口监视器通信速率38400Serial.println(蓝牙连接正常); //串口监视器显示蓝牙正常状态BT.begin(38400); //蓝牙通信速率默认一般为 38400
}void loop() //大循环执行。
{if (Serial.available()) {X Serial.read(); //把写入的数据给到自定义变量 XBT.print(X); //由arduino向手机发数据}if (BT.available()) {X BT.read(); //把检测到的数据给到自定义变量 XSerial.print(X); //由手机向arduino发数据}
}编译运行之后打开自带的串口监视器设置模式BOTH NL CR波特率选择38400就可以输入前面的指令进行设置了后面与手机进行通信的时候发现数据都是乱码将 BT.begin(38400); 改为 BT.begin(9600);即可。
电机转动测试
按照上面的方式连接好线路之后可以先测试看是否能正常驱动电机转起来
/** 电机转动控制* 1.定义接线中电机对应的引脚* 2.setup 中设置引脚为输出模式* 3.loop中控制电机转动* */int DIRA 11;
int PWMA 10;void setup() {//两个引脚都设置为 OUTPUTpinMode(DIRA,OUTPUT);pinMode(PWMA,OUTPUT);
}void loop() {//先正向转动3秒digitalWrite(DIRA,LOW);analogWrite(PWMA,100);delay(3000);//停止3秒digitalWrite(DIRA,LOW);analogWrite(PWMA,0);delay(3000);//再反向转动3秒digitalWrite(DIRA,HIGH);analogWrite(PWMA,100);delay(3000);//停止3秒digitalWrite(DIRA,LOW);analogWrite(PWMA,0);delay(3000);/** 注意: * 1.可以通过将DIRA设置为HIGH或LOW来控制电机转向但是哪个标志位正转或反转需要根据需求判断转向是相对的。* 2.PWM的取值为 [0,255],该值可自己设置。* */
}
如果电机转动起来说明前面的步骤就没问题。 转速测试也直接参考前面的那个链接里做就行。
4、PID控制
理论部分参考链接文档下面给出具体实现流程 也就是直接调用PID库里的函数就可以实现具体代码如下 #include PID_v1.h int motor_A 2;//中端口是2
int motor_B 9;//中断口是3
int DIRA 11;
int PWMA 10;
volatile int count 0;//如果是正转那么每计数一次自增1如果是反转那么每计数一次自减1 float reducation 21;//减速比根据电机参数设置比如 15 | 30 | 60
int pulse 11; //编码器旋转一圈产生的脉冲数该值需要参考商家电机参数
int per_round pulse * reducation;//车轮旋转一圈产生的脉冲数
long start_time millis();//一个计算周期的开始时刻初始值为 millis();
long interval_time 50;//一个计算周期 50ms
double current_vel;void count_A(){//单频计数实现//手动旋转电机一圈输出结果为 一圈脉冲数 * 减速比if(digitalRead(motor_A) HIGH){if(digitalRead(motor_B) HIGH){//A 高 B 高count; } else {//A 高 B 低count--; }}
}//获取当前转速的函数
void get_current_vel(){long right_now millis(); long past_time right_now - start_time;//计算逝去的时间if(past_time interval_time){//如果逝去时间大于等于一个计算周期//1.禁止中断noInterrupts();//2.计算转速 转速单位可以是秒也可以是分钟... 自定义即可current_vel (double)(count) / per_round / past_time * 1000 * 60;//3.重置计数器count 0;//4.重置开始时间start_time right_now;//5.重启中断interrupts();Serial.println(current_vel);}
}//-------------------------------------PID-------------------------------------------
//创建 PID 对象
//1.当前转速 2.计算输出的pwm 3.目标转速 4.kp 5.ki 6.kd 7.当输入与目标值出现偏差时向哪个方向控制
double pwm;//电机驱动的PWM值
double target 20;
double kp1.5, ki3.0, kd0.1;
PID pid(current_vel,pwm,target,kp,ki,kd,DIRECT);//速度更新函数
void update_vel(){//获取当前速度get_current_vel();pid.Compute();//计算需要输出的PWMdigitalWrite(DIRA,HIGH);analogWrite(PWMA,pwm);}void setup() {Serial.begin(57600);//设置波特率 pinMode(9,INPUT);pinMode(2,INPUT);pinMode(10,OUTPUT);pinMode(11,OUTPUT);attachInterrupt(0,count_A,CHANGE);//当电平发生改变时触发中断函数pid.SetMode(AUTOMATIC);
}void loop() {delay(10);update_vel();
}
PID控制的最终预期结果是要快速、精准、稳定的达成预期结果P主要用于控制响应速度I主要用于控制精度D主要用于减小震荡增强系统稳定性三者的取值是需要反复调试的调试过程中需要查看系统的响应曲线根据响应曲线以确定合适的PID值。
在 Arduino 中响应曲线的查看可以借助于 Serial.println() 将结果输出然后再选择菜单栏的工具下串口绘图器以图形化的方式显示响应结果
5、蓝牙控制电机
这里只提供简单实现可以用安卓手机市场里的蓝牙调试器进行调试如果找不到也可以私信我。实现控制电机正反转。
#include SoftwareSerial.h
#include PID_v1.h SoftwareSerial BT(8, 9); //设置蓝牙与板子的连接端口。 pin 8 接蓝牙的 TXD pin 9 接蓝牙的 RXD
char X; //定义一个变量存数据。
String temp ;int motor_A 2;//中端口是2
int motor_B 9;//中断口是3
int DIRA 11;
int PWMA 10;
volatile int count 0;//如果是正转那么每计数一次自增1如果是反转那么每计数一次自减1 float reducation 21.3;//减速比根据电机参数设置比如 15 | 30 | 60
int pulse 11; //编码器旋转一圈产生的脉冲数该值需要参考商家电机参数
int per_round pulse * reducation;//车轮旋转一圈产生的脉冲数
long start_time millis();//一个计算周期的开始时刻初始值为 millis();
long interval_time 50;//一个计算周期 50ms
double current_vel;void count_A(){//单频计数实现//手动旋转电机一圈输出结果为 一圈脉冲数 * 减速比if(digitalRead(motor_A) HIGH){if(digitalRead(motor_B) HIGH){//A 高 B 高count; } else {//A 高 B 低count--; }}
}//获取当前转速的函数
void get_current_vel(){long right_now millis(); long past_time right_now - start_time;//计算逝去的时间if(past_time interval_time){//如果逝去时间大于等于一个计算周期//1.禁止中断noInterrupts();//2.计算转速 转速单位可以是秒也可以是分钟... 自定义即可current_vel (double)(count) / per_round / past_time * 1000 * 60;//3.重置计数器count 0;//4.重置开始时间start_time right_now;//5.重启中断interrupts();Serial.println(current_vel);}
}//-------------------------------------PID-------------------------------------------
//创建 PID 对象
//1.当前转速 2.计算输出的pwm 3.目标转速 4.kp 5.ki 6.kd 7.当输入与目标值出现偏差时向哪个方向控制
double pwm;//电机驱动的PWM值
double target 0;
double kp1.5, ki3.0, kd0.1;
PID pid(current_vel,pwm,target,kp,ki,kd,DIRECT);//速度更新函数
void update_vel(){//获取当前速度get_current_vel();pid.Compute();//计算需要输出的PWMif(target 0){digitalWrite(DIRA,LOW); //正转}else if(target 0){digitalWrite(DIRA,HIGH);//反转}else{}analogWrite(PWMA,pwm);}void setup() {Serial.begin(38400);//设置波特率 pinMode(9,INPUT);pinMode(2,INPUT);pinMode(10,OUTPUT);pinMode(11,OUTPUT);attachInterrupt(0,count_A,CHANGE);//当电平发生改变时触发中断函数pid.SetMode(AUTOMATIC);BT.begin(9600);
}void loop() {if (BT.available()) //检测【蓝牙】如果数据写入则执行。{X BT.read(); //把检测到的数据给到自定义变量 XSerial.println(X); //把从蓝牙得到的数据显示到串口监视器temp X;}if(temp 2){target 80;Serial.println(temp);}else if(temp 3){target -80;Serial.println(temp);}else if(temp 0){target 0;Serial.println(temp);}delay(10);update_vel();
}
蓝牙调试器发送2控制电机正转发送3反转发送0停止。
