モータのパルス駆動

モータドライバのパルス入力を使い、サーボモータやステップモータを制御します。
計算で推定した角度をフィードバックに使うので、サーボモータでも角度エンコーダの信号は必要ありません。
３種類の異なるやり方でドライバへのパルス指令を生成しています。

ソースコードやプロジェクトファイルのダウンロードはこちら → drivePulse.zip

【注意】サーボモータの場合は、パルス駆動モードを備えたドライバが必要です。

（１）実運転用のプログラムです。シミュレーションもできます。
ブロック図
プログラム	// ユーザ関数：パルス指令の発生 genPulse( vc, gain, step, pos, dead, rem ) { dir = 2 * ( vc > 0 ) - 1; // 回転方向指令(±1) freq = gain * abs( vc ); // 指令周波数 if freq > dead // 不感域を設ける { gen = w_sqr( 1/freq, 0, 1 ); // パルス生成 if gen != rem // 出力のup/dowmnで駆動 { pos = pos + dir * step; // 位置加算 } } rem = gen; // 次回のために記憶 Dout( 0, 0, gen ); // 速度パルス出力 Dout( 1, 0, dir ); // 方向パルス出力 return pos; } // メイン処理：パルス駆動によるモータの位置制御 var pos; var Vc; var last; proc { if currTime() > 0.1 { Pc = 1; } // 0.1秒後に移動指令発生 err = Pc - pos; // 誤差 acc = Kp * err - Vc; // 加速度 acc = limit( -sup, sup, acc ); // 加速度制限 Vc = integral( acc, Vc, T, 1, -1 ); // 速度指令 pos = genPulse( Vc, gain, step, pos, 10, last ); // パルス指令の発生 dir = auxfunc( dir ); // 方向指令のモニタ rate = auxfunc( gen ); // 速度パルス指令のモニタ }
説明	モータ角度制御のページと同じやりかたで速度指令 Vc を生成し、 ユーザ関数 genPulse により駆動信号 gen と方位信号 dir を生成します。 フィードバックは、角度信号の代わりに計算値 pos を使います。 ユーザ関数 genPilse ではステップモータのページと同じように 矩形波発生関数 w_sqr でパルス列を発生させています。 この例では以下の関数、信号、パラメータを使います。 関数 (予約語) 　w_sqr 矩形の周期関数を発生します。 　integral 出力リミット付き積分器です。 　auxfunc ユーザ関数の内部信号を得ます。 　Dout デジタル信号を出力します。 信号 　Pc 単位角度指令信号です。 　Vc 速度指令信号です。最大値は±１です。 　freq 指令速度に比例した周波数の矩形波信号です。 　dir 指令速度の符号を表わす1または-1の信号です。 　pos genとdirから計算した角度の推定値です。 パラメータ 　Kp 位置制御ゲインです。 　sup 加速度を制限するリミット値です。 　T 速度指令を生成する積分の時定数です。 　gain 信号 gen の最大周波数[Hz]になります。 　step 1ステップあたりの（単位指令角度に対する）回転角度です。
設定例
記録例

// ユーザ関数：パルス指令の発生
genPulse2( vc, stp, pos )
{
    pc = integral( vc, pc, 1, 1, -1 );	// 速度指令を積分して位置指令とする
    dir = 0;
    if    pc >  stp { dir= 1; }     // ステップ幅を超えたら正方向回転指令
    elsif pc < -stp { dir=-1; }     // ステップ幅を逆に超えたら負方向回転指令

    if dir != 0                     // 正または負方向に回転の場合は
    {
        gen = ! gen;                // High/Low切替 （0→1、1→0）
        pos = pos + dir * stp;      // 指令回転角度を位置に加算して
        pc = pc - dir * stp;        // 回転させる分 次回の指令を減らす
        Dout( 0, 0.5, gen );        // 速度パルス出力
        Dout( 1, 0,   dir );        // 方向パルス出力
    }
    return pos;
}
// メイン処理：パルス駆動によるモータの位置制御
var pos;
var Vc;
proc 
{ 
    if currTime() > 0.1 { Pc = 1; }     // 0.1秒後に移動指令発生
    err = Pc - pos;                     // 誤差
    acc = Kp * err - Vc;                // 加速度
    acc = limit( -sup, sup, acc );      // 加速度制限
    Vc = integral( acc, Vc, T, 1, -1 ); // 速度指令

    pos = genPulse2( Vc, step, pos );   // パルス指令の発生
    dir  = auxfunc( dir );              // 方向指令のモニタ
    rate = auxfunc( gen );              // 速度パルス指令のモニタ
} 

（３） ２相パルス信号でドライバを駆動する場合のプログラムです。
ブロック図
プログラム	// ユーザ関数：パルス指令の発生 genPulse3( vc, stp, pos, A, B ) { pc = integral( vc, pc, 1, 1, -1 ); // 速度指令を積分して位置指令とする dir = 0; if pc > stp { dir= 1; if A^B { A=!A; } else { B=!B; } }　// 正方向回転 elsif pc <-stp { dir=-1; if A^B { B=!B; } else { A=!A; } }　// 負方向回転 if dir != 0 // 上記いずれかの場合は { pos = pos + dir * stp; // 位置を加算 pc = pc - dir * stp; // 加算分を指令から減算 Dout( 0, 0.5, A ); // Ａ相信号出力 Dout( 1, 0.5, B ); // Ｂ相信号出力 } return pos; } // メイン処理：２相パルス駆動によるモータの位置制御 var pos; // 位置フィードバック信号 var Vc; // 速度指令信号 var A; // 駆動指令信号 A相 var B; // 駆動指令信号 B相 proc { if currTime() > 0.6 { Pc = 0; } // 0.6秒以降の指令 elsif currTime() > 0.1 { Pc = 1; } // 0.1〜0.6秒の指令 err = Pc - pos; // 誤差 acc = Kp * err - Vc; // 加速度 acc = limit( -sup, sup, acc ); // 加速度制限 Vc = integral( acc, Vc, T, 1, -1 ); // 速度指令 pos = genPulse3( Vc, step, pos, A, B ); // 2相パルス指令の発生 }
記録例	短時間で位置指令 Pc を0に戻し、速度を逆転させてみました。
	拡大すると、速度指令 Vc の符号変化とともに、AとBの位相関係も逆転しています。