悬挂运动控制系统(下).pdf

_ 糯热僦口囫接上期悬挂运动控制系统(下)四、软件设计软件设计是该设计的是魂所有的数据采集，数据远算，产生电机控制信号，都是由软件完成软件质高低直接决定系统的功能和精度。1 模型的数学算法和编程思想【1)点到点移动的设计实现从一点移动到设定的坐标点一点坐标和其对应的S 1 s 2 线长存在如下几何关系如图8 所示。程序先由起始点的坐标计算出其对应的S 1 s 2 值再计算结束点对应的s 1，s 2 值，求出s 1 和s 1 s 2 和s 2 之间的差值由其差值决定与S 1 s 2 对应的电机的正反转和转动的圈数。驱动电机转动，使画笔移动到指定坐标点。2 5 c m1 为圆心画出半径为2 5 c m 的四如图9折线所示圉中的折点为在圆周上取高圆周最接近的N 个小方格构成的特征点N 取的越多其连线越近似为实际四周。把N 个特征点列表存储在程序存储器中单片机依次两两调用到表中的点执行点到点的子程序，所有点调用完成后即完成一个划圆的任务。目8 点点#自月a i 童目【2 l 画四方案设计其中圆的定位思想为首先以l2 5 c m2 22 0 l o V O L O对于以任意坐标为圆心的圊的画法只要根据输八的圆心坐标和参考圆圆心C 以2 5 2 5 为圆心)之间的偏移去修正特征点的坐标I 用取出的特征点坐标分别加，拽两圆心之间x 和Y 的差值】来确定各个实际特征点的坐标值再谓用画圆子程序就完成画任意圆。f3)自定义轨迹设计方案自定义轨迹的思想等同于画圆的思想取轨迹上的特征点调用点到点子程序实现。万方数据I4】实时显示点坐标设计方案两滚轮和待隶坐标点构成一个三角形+由海伦公式可推导出高H 和三条边(S 1 s 2 a l+a 2 I 的关系式H=2 P。(P S 1)(P S 2)(P a l a 2)】(a l+a 2)即可轻易推导出该点坐标，具体公式和原理如图1 0 所示。在程序中根据当前坐标计算出起始点的s 1S 2 长度程序实时存储当前s 1s 2 当前坐标下的s 1+s 2 的值通过上述几何实时计算出当前画笔坐标并显示输出。5)物体沿板上标出的任意曲线运动的实现由于任意给定曲线的不确定性自动寻轨需安装较多的传感器，软件编程较复杂故采用手动寻轨方式重新定义键盘为0-9 数字输 键一个确认键4 个方向移动键通过数字键输入起始点坐标根据按动方向键计算数下个移动点的坐标同样基于点到点的移动控制程序实现画笔的移动由于曲线线宽为15 18 c m，故选取一厘米的单位移动迭到控制移动速度和移动精度的平衡。一熊黧_断服务程序启动，停止计时。2 软件设计特点噩程序流程围(1 软件设计高度模块化有利于代码复用。例如点到点的处理控制程辟螭写威一个子程序，在画圆任意图形时直接调用N 发该于程序即完(2】软件各个模块问以数据耦台为主，耦台度低利于模块分块谓试。3)程序接口丰富，可扩展性较高如若目任意图形，只要用该圉形的特征点替换画圆程序中圆的特征点即可卖现在任意地方画出指定图形。主程序流程如图所示。蓊纂麴粪僦l 缝搋黼燎女群漤g*；?8”“9“。靴“”4 目1 0 女W i i 镕&理$意口(6)计时功能的实现主单片机的P 34 连接到从单片机的I N T O 引脚上从而控制从单片机启动，停止计时的功能。具体实现方法是：当主单片机检测到。确认键”按下后主单片机执行功能程序同时在P 34口输出一个低跳变从单片机检测到后进 其中五、系统测试1 测试方法和过程采用先分别测试各分立单元模块电路待所有单元电路准确无误后，再进行整体测试。这样在测试的过程中很容易检验出模块的正确性，提高测试的效率。(1 l 电机驱动模块测试在这方面测试中因为整体软件太大，不易调试，故编制了一个控制电机分时工作且每个工作2 0 0 步(此步进电机为18 0 步2 0 0 步电机转一圈)这样很窖易判断出正确性。(2 显示模块测试将显示电路与仿真机相连采用给各个数据输 缓冲区赋值并输出到数码管显示(本测试采用为0 9，这样很容易检测电路的正确性和各m t2 3万方数据譬燃憔丽_ 啊个数码管的好坏)和进位测试。另外还与键盘与相连接。通过键盘给数码管赋值。通过这种方法测试键盘能否正常工作。(3)整体测试完成以上的单元测试。将所有模块组合在一起。程序烧进单电片机芯片中，进行总体功能的测试。根据键盘上的功能选择键进行不同的运行状态；2 测试仪器P C 机A T H L O N X P 2 0 0 0+5 12 M 内存Y B l7 3 2 A 3 A 直流稳压电源伟福E 6 0 0 0 L 仿真器5 1 P I C 单片机实验箱仪南京科华M O D E LM F 4 7 指针万用表3 测试数据(1)由原点到设定坐标的测试数据表1 原点到设定坐标的测试数据设定坐标实际坐标值实时坐标实物移动时最大误差值显示误差间距离(4 0 5 0)(4 0，5 0 5)O 71 12 3(7 0。8 0)(7 0 7。9 2)0 40 83 2(1 0，9 0)(1 0 4。9 1)0 41 33 5(2)画任意圆心定半径圆的测试数据衰2 画任意圆心定半径圆测试数据；，：最大误差运行时圆心坐标值f H j(2 5，2 5)2 O5 9(4 0，s o)2 _ 36 0u 一u JJ。(3)自定义轨迹的测试数据裹3 自定义轨迹测试数据：一一+一+4 7 一一1 4 一”1+一：茸。、厂_=_ _ 二_ 广_ _ _ _=_ 1：定义轨迹鲫)0 一二一一一一一一一一一一一一：一一一一一一一一一一一。一一一。一一。：注：以上列表中坐标及误差的单位为C l T I 时间的单位为s2 42 0 1 0V O L 1 0六、误差分析及改善措施在测试中暴露出最大的缺点为坐标的准确定位，在实际的过程中总是存在一定的误差。显示器实时显示的坐标值和实际运行点也存在一定误差的原因为：(1)由X Y 坐标计算两线长时由于定点运算引入的误差(舍弃小数部分)。(2)由于鱼线有一定的伸缩性引入的误差。f3)转轴绕多圈线后，转轴半径变化(增加】o(4)步进电机失步引入的误差(失步多出现在正反转切换时)。解决的办法如下：计算时在使用浮点运算程序，去除定点运算引入的误差。(减小计算显示实时坐标的误差)采用无弹性或弹性更小并且线径很小的线。增加步进电机的相数。以减小步进角。缩小失步引入的误差。加步进调整，即在X 轴或Y 轴出现较大误差时，X 轴或Y 轴坐标加一定的修正值，以减小误差和消除误差积累(本设计以采用此方法减小误差)。七、结论本系统以A T 8 9 S 5 2 芯片为核心元件，利用软件编程实现了点对点位置的移动、自行设定轨迹的运动、画任意定半径圆的运动，另外还完成了实时显示当前画笔的坐标，实现了运行时间的数码显示。以及手动设置点到点运动的坐标。画圆时的圆心坐标，甚至还可以自行设定运动轨迹等功能，比较完整的实现了自动化的功能。系统实物及运行图片如图1 2、1 3 所示。图1 2 实物圈圈1 3 画圆国置曩赢布嗣疋万方数据悬挂运动控制系统(下)悬挂运动控制系统(下)作者：周琳凯作者单位：刊名：电子制作英文刊名：ELECTRONICSDIY年，卷(期)：2010(10)本文链接：