HPM APPS v1.8.0上線啦！

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HPM6200四軸伺服驅(qū)控方案

?概 述?

HPM6200是來自上海先楫半導(dǎo)體科技有限公司的基于RISC_V內(nèi)核的32位高性能微控制器。

針對HPM6200系列MCU，先楫半導(dǎo)體推出四軸伺服驅(qū)控方案，本方案單軸采用FOC控制，同步計時器實現(xiàn)四軸電機以固定相位差運動。

四軸驅(qū)控樣機如下圖所示。

單軸驅(qū)控細(xì)節(jié)圖如下圖所示。

本方案測試電機型號信息如下表所示，如選用其他型號電機，需要重新調(diào)整PI控制參數(shù)相關(guān)宏定義即可。

?軟件方案?

軟件設(shè)計主要分為四個部分：預(yù)定位，速度/位置環(huán)，電流環(huán)，S曲線，同步計時器，串口通信和USB通信。

其中全局參數(shù)如下表所示。

具體函數(shù)接口如下表所示。

?預(yù)定位?

上電時，電機轉(zhuǎn)子位置隨機，編碼器轉(zhuǎn)子位置與電機轉(zhuǎn)子存在固定角度差。因此需要將電機轉(zhuǎn)子位置轉(zhuǎn)到固定位置，此時既知道編碼器的位置也知道轉(zhuǎn)子角度。本方案中采用的是在正常運行之前將編碼器轉(zhuǎn)子位置與電機轉(zhuǎn)子位置重合的方法。

主要實現(xiàn)步驟分為三步：

電角度90°，逐步增大 d軸電流到限幅；

保持d軸電流，逐步減小電角度至0度；

保持電角度為0度，逐步減小d軸電流至0。

?電流環(huán)?

pwm通道產(chǎn)生比較中斷，中斷內(nèi)執(zhí)行電流環(huán)。電路環(huán)回路主要有兩部分工作：

電流幅值更新：ADC采樣三相電流，以及經(jīng)過CLARK，PARK變換后成為DQ軸直流分量。電流環(huán)PI控制器控制DQ軸電流

電角度更新：QEI模塊獲得電機反饋位置，再根據(jù)電機極對數(shù)計算得出電角度

?軌跡規(guī)劃?

電機在啟停時，速度存在階躍的情況。電機速度的突變可能會導(dǎo)致電流過載。所以通常用加減速控制算法來規(guī)劃電機速度。

在本方案中，我們使用的是電機庫中的軌跡規(guī)劃算法——S曲線，通過可變加加速度大小來控制加速度的變化，保證加速度不突變，使得加減速的速度曲線平滑，電機更平穩(wěn)運行。

這里以運動軸0為例，簡單介紹下如何使用電機庫中的軌跡規(guī)劃算法：

（1）添加電機庫

將hpm_motor添加到middleware文件夾下

工程引用hpm_motor庫

更多細(xì)節(jié)請查看電機庫使用說明文檔。(hpm_apps/middleware/hpm_motor/doc)

（2）對配置參數(shù)結(jié)構(gòu)體的各成員賦值

定義結(jié)構(gòu)體變量

CMDGENE_PARA cmdpar[4] = {0};

速度模式下

配置cmdpar[0].cmdgene_in_par.velcfgpar

位置模式下

配置cmdpar[0].cmdgene_in_par.poscfgpar

（3）軌跡生成

軸0使能后，在1ms中斷內(nèi)調(diào)用軌跡生成函數(shù)，獲得對應(yīng)時間序列的速度指令、位置指令

速度模式下：vel_cmd_gene

位置模式下：pos_cmd_gene

（4）軌跡規(guī)劃重置

API:cmd_gene_disable

清除軌跡規(guī)劃中間變量，以便再次對用戶指定的PTP運動的起點，終點，速度規(guī)劃算法，計算連接各點的加速度，加加速度，由此再推算出各點的位置，速度。

?速度/位置環(huán)?

計時器產(chǎn)生1ms中斷，控制速度環(huán)/位置環(huán)更新：

速度/位置指令

反饋位置/反饋速度

?同步計時器?

通過配置連接到PWM的同步觸發(fā)輸入SYNCI模塊，讓四個電機以一定的相位差開啟運動。

?UART/USB通信?

為了方便用戶控制電機，支持用UART或USB調(diào)試工具下發(fā)運動指令，用戶可在cmakelist文件中選擇使用UART或USB。MCU根據(jù)接收到的運動指令進(jìn)行相應(yīng)的運動。

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Ethercat master 更新

Ethercat 主站使用開源SOEM, 當(dāng)前版本主要更新以下內(nèi)容：

優(yōu)化延時抖動。實測掛載25臺從站設(shè)備，抖動在20us以內(nèi)。

優(yōu)化減少RAM資源使用。

支持在裸機和RTOS下運行。

由于 SOEM 開源協(xié)議的限制，故源代碼不會放在 hpm_apps 中，請自行下載源代碼并放到middleware目錄下即可。

SOEM 下載鏈接：https://github.com/hpmicro/ethercat_soem/releases。

3

其 他

全系列適配SDK1.8.0

修復(fù)HPM二級BOOT固件升級方案user_app linker文件缺少變量的問題

修復(fù)hpm_monitor服務(wù)UART通道DMA傳輸時地址轉(zhuǎn)換錯誤的問題

?完 結(jié)?

在使用過程中有任何疑問或者建議，歡迎在github對應(yīng)項目中提交。