基于SimpleFOCShield的位置控制例程

运行这个无刷电机位置控制例程需要用到以下硬件：

Arduino UNO	Arduino SimpleFOCShield	AMT 103 encoder（编码器）	IPower GBM4198H-120T

连接所有硬件

有关 Arduino UNO 与 SimpleFOCShield 接线的深入讲解，请查看接线案例。

有关 SimpleFOCShield 的更多信息，请查看文档。

编码器

通道 A 和 B 连接到编码器的 P_ENC, 端子 A 和 B。

电机

电机的 a 相， b 相和 c 相直接与电机终端连接器 TB_M1 连接。

Small motivation :D

Arduino 代码

让我们一起阅读这个例程的所有代码并开始编写吧你需要做的第一件事是引入 SimpleFOC 库：

#include <SimpleFOC.h>

请确保你安装了该库。如若没有安装，请返回页面”让我们开始吧“ 查看

编码器代码

首先，我们定义 Encoder 中A、B通道的引脚以及每转脉冲数。

// 定义编码器
Encoder encoder = Encoder(2, 3, 2048);

然后，我们定义buffer回调函数。

// 通道A和B回调
void doA(){encoder.handleA();}
void doB(){encoder.handleB();}

在函数 setup() 中，我们初始化编码器以及启用中断：

// 初始化硬件编码器
encoder.init();
// 启用硬件中断
encoder.enableInterrupts(doA, doB);

那么这就让我们一起设置电机吧。

更多编码器参数配置信息，请查看 Encoder文档。

电机代码

首先，我们需要定义 BLDCMotor 中的极对数为 11

// 定义无刷直流电机
BLDCMotor motor = BLDCMotor(11);

如果你不确定你电机的极对数是什么，请查看 find_pole_pairs.ino的例子

接着，我们需要定义 BLDCDriver3PWM 中电机的 PWM 引脚数字以及驱动器的使能引脚。

// 定义无刷直流驱动器
BLDCDriver3PWM driver = BLDCDriver3PWM(9, 10, 11, 8);

然后，在 setup()中我们要先配置电源电压（如果不是跟例程一样是12V），再初始化驱动器。

// 电源电压
// 默认 12 V
driver.voltage_power_supply = 12;
driver.init();

然后，我们通过指定 motor.controller变量来告诉电机运行哪个控制模式。

// 设置要使用的控制回路类型
// 运动控制类型::转矩
// 运动控制类型::速度
// 运动控制类型::角度
motor.controller = MotionControlType::angle;

现在我们要来配置速度环PI 控制器参数。

// 速度PI控制器参数
// default P=0.5 I = 10
motor.PID_velocity.P = 0.2;
motor.PID_velocity.I = 20;
// 使用电压陡坡的急速控制
// 默认值为300伏/秒~ 0.3伏/毫秒
motor.PID_velocity.output_ramp = 1000;

// 默认电压电源
motor.voltage_limit = 6;

此外，我们可以配置低通滤波器的时间常数 Tf。

// 速度低通滤波
// 默认的5ms -尝试不同的值，选择最好的。
// 越低过滤越少
motor.LPF_velocity.Tf = 0.01;

最后，我们配置位置的 P控制器增益和速度约束变量。

// 角P控制器
// 默认 P=20
motor.P_angle.P = 20;
// 位置控制的最大速度
// 默认 20
motor.velocity_limit = 4;

更多角度环参数信息，请查看文档。

接着，我们将编码器和驱动板与电机连接，初始化硬件，初始化Field Oriented Control（FOC）。

// 将电机连接到传感器上
motor.linkSensor(&encoder);
// 把电机连接到驱动器上
motor.linkDriver(&driver);

// 初始化电机
motor.init();
// 校准编码器并启动FOC
motor.initFOC();

对驱动电机来说，最后也是最重要的一步当然就是将loopfoc()置于 loop 函数中，让它能够不断循环了。

void loop() {
// 迭代FOC函数
motor.loopFOC();

// 迭代函数设置和计算角度/位置环路
// 这个函数可以在比 loopFOC 函数低得多的频率下运行
motor.move(target_angle);
}

那么现在就让我们看看完整的代码吧！

更多参数和控制环配置信息，请查看 BLDCMotor文档。

完整的Arduino代码

在完整代码中，我加入了一个小型串行 commander接口，使其能够实时改变位置或角度的目标值。

#include <SimpleFOC.h>

// 初始化无刷直流电机
BLDCMotor motor = BLDCMotor( 11 );
// 初始化驱动器
BLDCDriver3PWM driver = BLDCDriver3PWM(9, 10, 11, 8);
// 初始化编码器
Encoder encoder = Encoder(2, 3, 2048);
// 通道A和B回调
void doA(){encoder.handleA();}
void doB(){encoder.handleB();}

// 角度设定点变量
float target_angle = 0;
// commander 接口
Commander command = Commander(Serial);
void onTarget(char* cmd){ command.scalar(&target_angle, cmd); }

void setup() {

  // 初始化硬件编码器
  encoder.init();
  // 硬件中断启用
  encoder.enableInterrupts(doA, doB);
  // 将电机连接到传感器上
  motor.linkSensor(&encoder);

  // 电源电压
  // 默认 12 V
  driver.voltage_power_supply = 12;
  driver.init();
  // 把电机连接到驱动器上
  motor.linkDriver(&driver);

  // 设置要使用的控制回路
  motor.controller = MotionControlType::angle;
  
  // 根据控制配置控制器
  // 速度PI控制器参数
  // 默认 P=0.5 I = 10
  motor.PID_velocity.P = 0.2;
  motor.PID_velocity.I = 20;
  // 使用电压陡坡的急速控制
  // 默认值为300伏/秒~ 0.3伏/毫秒
  motor.PID_velocity.output_ramp = 1000;
  
  // 默认电压电源
  motor.voltage_limit = 6;

  // 速度低通滤波
  // 默认的5ms -尝试不同的值，选择最好的。
  // 越低过滤越少
  motor.LPF_velocity.Tf = 0.01;

  // 角P控制器 
  // 默认 P=20
  motor.P_angle.P = 20;
  // 位置控制的最大速度
  // 默认 20
  motor.velocity_limit = 4;
  
  // 初始化电机
  motor.init();
  // 校准编码器并启动FOC
  motor.initFOC();

  // 添加目标命令T
  command.add('T', doTarget, "target angle");

  // 监控端口
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("Motor ready.");
  Serial.println("Set the target angle using serial terminal:");
  _delay(1000);
}

void loop() {
  // 迭代FOC函数
  motor.loopFOC();

  // 函数计算外部位置循环并设置目标位置 
  motor.move(target_angle);

}