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Thema: DIY Servo

Hybrid-Darstellung

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  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    So, nach ein paar Stunden frustrierender Tests, bin ich nun zu dem Entschluss gekommen, dass ich einfach mit dem RB-35 nicht weiterkommen werde, da dieser eine sehr große Massenträgheit besitzt und deshalb nicht genau anzusteuern ist (jedenfalls für mich)...

    Da ich jedoch dieses Thema sehr spannend finde gebe ich so schnell nicht auf.
    Deshalb habe ich mir jetzt ein billiges Servo aus der Bastelkiste geschnappt und das Poti entfernt. Dann habe ich mir eine Adapterwelle gedreht, welche auf der einen Seite eine Abflachung besitzt, sodass die Welle genau in das Abtriebszahnrad passt, in dem vorher das Poti steckte. Auf der anderen Seite ragt nun ein Wellenstummel mit einem Magneten an der Spitze hinaus ( Dieser Aufbau soll nur zu Testzwecken dienen...).
    Nun konnte ich bereits mit einem abgewandelten Programm akzeptable Ergebnisse erzielen.

    Doch stellt sich für mich jetzt eine andere Frage. Wie kann ich verhindern, dass mein Servo spinnt, sobald es über Null fährt (denn es bekommt ja dann einen ungewollten Sprung...) ?

    Hier ist noch mal mein neuer Code (wieder mit float, da es für mich keinen Unterschied gemacht hat)
    Code:
    int pwm_pin = 3;  //Motor pwm
    int in_1 = 4;   //Motor Richtung
    int in_2 = 5;   //Motor Richtung
    String msg;
    char a;
    int soll_wert;
    int ist_wert;
    int e;
    int esum;
    int ealt;
    int yaus;
    int y_max = 45;
    int y_min = 0;
    int esum_max = 700;
    
    float y;
    float i;
    float d;
    float Kp = 2.0;  //P
    float Ki = 3.0;  //I
    float Kd = 0.5;  //D
    float Ta = 0.02;  //Abtast
    
    void regler()  {
      
      if(soll_wert >= 10)  {
        if(soll_wert <= 350)  {
          e = soll_wert - ist_wert;
          e = abs(e);            
          esum = esum + e;
          if(esum > esum_max)  {
            esum = esum_max;
          }
          
          i = float(esum) * Ta;
          i = i * Ki;
          
          d = float(e) - float(ealt);
          d = d / Ta;
          d = d * Kd;      
          
          y = Kp * e;
          y = y + i;
          y = y + d;
          
          yaus = int(y);
          //Serial.println(y);
          ealt = e;
          
          if(yaus > y_max)  {
            yaus = y_max;
          }
          
          if(yaus < y_min)  {
            yaus = y_min;
          }
          
          if(ist_wert > soll_wert)  {
            digitalWrite(in_1, HIGH);  
            digitalWrite(in_2, LOW);
            analogWrite(pwm_pin, yaus);
          }
          
          if(ist_wert < soll_wert)  {
            digitalWrite(in_1, LOW);  
            digitalWrite(in_2, HIGH);
            analogWrite(pwm_pin, yaus);
          }
          
          if(ist_wert == soll_wert)  {
            digitalWrite(in_1, LOW);  
            digitalWrite(in_2, LOW);
            analogWrite(pwm_pin, 0);
            esum = 0;
            ealt = 0;
          }
          
        }
      }
      
      
      
    }
    Ich hoffe ihr versteht meine Frage und kennt eine Lösung
    Der Einsteiger

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Rabenauge
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    Weiss ehrlich gesagt nicht, wer da auf das Servo springt. Hat es was mit deinem Magneten zu tun?
    Mit den Dingern hab ich noch nix gemacht (auch sowas, dass ich schon lange vor hab).
    Du zählst doch da Impulse, oder?
    Dann musst du doch wissen, wenn ne volle Umdrehung um ist, und fängst dann halt einfach von vorn an zu zählen (ggf. kannst du ja _dieses_ Ereignis auch noch speichern, dann weisst du später auch, wieviele Umdrehungen es waren).
    Grüssle, Sly
    ..dem Inschenör ist nix zu schwör..

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Weiss ehrlich gesagt nicht, wer da auf das Servo springt. Hat es was mit deinem Magneten zu tun?
    Mit den Dingern hab ich noch nix gemacht (auch sowas, dass ich schon lange vor hab).
    Du zählst doch da Impulse, oder?
    Dann musst du doch wissen, wenn ne volle Umdrehung um ist, und fängst dann halt einfach von vorn an zu zählen (ggf. kannst du ja _dieses_ Ereignis auch noch speichern, dann weisst du später auch, wieviele Umdrehungen es waren).
    Ne, es ist ein bisschen anders... Also der AS5040 wird über den ssi Bus (glaube, der heißt so) ausgewertet. Diesen Programmteil habe ich nur von Google übernommen...
    Also am Ende werden mir auf jeden Fall 0-360° ausgegeben (das funktioniert ja auch prima). Wenn ich also weiter drehe fängt er wieder mit Null an und so weiter...

    Und genau das ist das spinnen, was ich meinte. Nehmen wir als Beispiel an ich möchte von 150° auf 1° positionieren. Dann kann es durch Schwingung und so weiter dazu kommen, dass meine Achse nun ein bisschen weiter dreht und dann 355° anzeigt wird. In diesem Fall dreht dann nämlich mein Servo nicht ein kleines Stück zurück, sondern macht fast eine ganze Umdrehung...
    Wie kann ich das nun beheben (im Programmcode) ??

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Geistesblitz
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    Hehe, damit plag ich mich auch gerade herum. Ich versuch das so zu lösen, dass ich nebenher in einer weiteren Variable die Umdrehungen zähle. Dazu berechne ich die Differenz zwischen dem aktuellen und dem vorherigen Winkel und wenn dieser über 180° ist, wird eine Umdrehung raufgezählt und bei kleiner -180° einen runter. Dann kommt alles in eine neue Variable, meinetwegen
    Winkel=360*Umdrehungen+gemessener Winkel
    Du dürftest allerdings nicht wirklich ° herausbekommen, sondern Werte von 0 bis 4096, oder? Weiß gerade nicht, ob der AS5040 12-Bit Auflösung hatte. Ich hab jedenfalls bei mir einen AS5048A drin, der hat 14 Bit, also muss ich da mit 16384 pro Umdrehung rechnen. Allerdings haut das bei mir mit den ganzen Datentypen noch nicht so ganz hin.

    Und dein Getriebemotor hat ein zu hohes Trägheitsmoment? Ich hab bei mir auch einen Motor im RB-35-Format drin (angegeben mit 76 U/min im Leerlauf bei 12V) und jetzt, wo ich den PID-Regler ganz gut abgestimmt bekommen hab, ist zumindest mit dem Auge kaum noch irgendwelches Schwingen zu erkennen und die Bewegung ist auch ziemlich fix. Beim PID-Regler muss man übrigens auch teilweise ganz schön auf die Wertebereiche der Variablen achten, gerade der Integratoranteil macht gerne mal Mist.
    AI - Artificial Idiocy

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Hehe, damit plag ich mich auch gerade herum. Ich versuch das so zu lösen, dass ich nebenher in einer weiteren Variable die Umdrehungen zähle. Dazu berechne ich die Differenz zwischen dem aktuellen und dem vorherigen Winkel und wenn dieser über 180° ist, wird eine Umdrehung raufgezählt und bei kleiner -180° einen runter. Dann kommt alles in eine neue Variable, meinetwegen
    Na das ist doch schön zu hören
    Werde ich mal Morgen testen.

    Nein, ich bekomme natürlich eigentlich 0 bis 1023 raus. Aber das Arduino Beispielprogramm macht halt daraus gleich ganze Grad.

    Was haut denn bei dir mit den Datetypen nicht so hin ?

    Naja, ob das nun wirklich am Motor lag, kann ich nicht genau sagen. Es kann natürlich auch an meinen mangelnden Programmierkünsten liegen.
    Dürfte ich vielleicht dein Programm sehen? Das würde mich sehr interessieren...
    Hast du auch eine Seite, wo mehr über dein Projekt steht, oder youtube ?

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Geistesblitz
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    Leider hab ich keine Seite und bei Youtube hab ich schon ewig nix hochgeladen. An sich wär das aber was, was ich mal gebrauchen könnte. Aber erstmal egal.

    Hmm, wenn du mit dem Code was anfangen kannst ... ist in Bascom geschrieben
    Code:
    $regfile = "m32def.dat"
    $framesize = 32
    $swstack = 32
    $hwstack = 32
    $crystal = 16000000
    $baud = 9600
    
    Declare Sub Serial0charmatch()
    
    Config Spi = Hard , Interrupt = Off , Data Order = Msb , Master = Yes , Polarity = Low , Phase = 1 , Clockrate = 128
    
    Config Adc = Single , Prescaler = Auto , Reference = Avcc
    
    Config Timer1 = Pwm , Pwm = 10 , Compare A Pwm = Clear Up , Compare B Pwm = Clear Up , Prescale = 1
    Config Timer0 = Timer , Prescale = 1024
    
    On Timer0 Isr0
    
    Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portc.3 , Db5 = Portc.2 , Db6 = Portc.1 , _
       Db7 = Portc.0 , E = Portc.4 , Rs = Portc.5
    Config Lcd = 20 * 4
    Cursor Off
    Cls
    Config Porta.0 = Input
    Config Porta.1 = Output
    Config Porta.2 = Output
    Config Portb.3 = Output
    Portb.3 = 1
    
    Spiinit
    
    Config Serialin = Buffered , Size = 30 , Bytematch = 13
    
    
    Dim Incoming_str As String * 4
    Dim Angle As Integer
    Dim Angle_vor As Integer
    Dim Angle_low As Byte At Angle Overlay
    Dim Angle_high As Byte At Angle + 1 Overlay
    Dim Anglereg(2) As Byte
    Dim Errorreg(2) As Byte
    Dim Adcwert As Long
    Dim Tast As Integer
    Dim Temp As Long
    Dim E As Long
    Dim E_vor As Long
    Dim E_int As Long
    Dim De As Long
    Dim Count As Byte
    Dim Pos As Long
    Dim Turns As Integer
    Turns = 0
    E_vor = 0
    E_int = 0
    De = 0
    Count = 0
    
    Anglereg(1) = &HFF
    Anglereg(2) = &HFF
    Errorreg(1) = &H40
    Errorreg(2) = &H01
    
    Wait 1
    
    Porta.1 = 1
    Porta.2 = 1
    
    Portb.3 = 0
    Waitus 10
    'Angle_high = Spimove(errorreg(1) , 1)
    'Angle_low = Spimove(errorreg(2) , 1)
    'Waitus 10
    Angle_high = Spimove(anglereg(1) , 1)
    Angle_low = Spimove(anglereg(2) , 1)
    Waitus 10
    Portb.3 = 1
    Angle_high = Angle_high And &B00111111
    Adcwert = Angle
    
    Enable Interrupts
    Enable Timer0
    
    Waitms 500
    
    Do
       Count = Count + 1
       If Count = 20 Then
          Count = 0
          If Adcwert = 1000 Then
             Adcwert = 17384
          Else
             Adcwert = 1000
          End If
       End If
       Cls
       Locate 1 , 1
       Lcd Angle                                                'anzeigen Istwinkel
       Locate 2 , 1
       Lcd Adcwert                                              'anzeigen Sollwinkel
       Locate 2 , 10
       Lcd E
       Locate 1 , 10
       Lcd E_int
       Locate 3 , 1
       Lcd Tast                                                 'anzeigen PWM-Wert
       Locate 4 , 10
       Lcd Pos
       Locate 4 , 1
       Lcd Turns
       Waitms 100
    Loop
    
    Sub Serial0charmatch()
       Input Incoming_str Noecho
       Print Angle
    End Sub
    
    Isr0:
       Load Timer0 , 30
       Portb.3 = 0
       Waitus 5
       Angle_high = Spimove(anglereg(1) , 1)
       Angle_low = Spimove(anglereg(2) , 1)
       Waitus 5
       Portb.3 = 1
       Angle_high = Angle_high And &B00111111
    
       Temp = Angle - Angle_vor
       If Temp < -8192 Then
          Turns = Turns + 1
       Elseif Temp > 8192 Then
          Turns = Turns - 1
       End If
       Pos = 16384 * Turns
       Pos = Pos + Angle
    
    
       Angle_vor = Angle
    
    '   Start Adc
    '   Adcwert = Getadc(0)
    '   Adcwert = Adcwert * 16
    
       E = Adcwert - Pos
    
    
       De = E - E_vor
       If De > 400 Then
          De = 400
       Elseif De < -400 Then
          De = -400
       End If
       E_vor = E
       Tast = E * 2
          Temp = E_int / 128
          Tast = Tast + Temp
       Temp = De * 40
       Tast = Tast + Temp
       If Tast > 0 Then
          Porta.1 = 1
          Porta.2 = 0
          Else
          Porta.1 = 0
          Porta.2 = 1
       End If
       Tast = Abs(tast)
       Tast = Tast + 400
       If Tast > 1023 Then
          Tast = 1023
       Else
          E_int = E_int + E
       End If
       Compare1a = Tast
    Return
    Die Probleme, die ich da derzeit habe, hat mit der Größe der Zahlen zu tun. Der Sensor gibt wie gesagt 14 Bit aus, mit Integer kann ich also gerade einmal 4 Umdrehungen abdecken (wobei das je nach Anwendung auch schon reichen kann). Nagut, wöllte ich die Auflösung nicht nutzen, könnte ich ganz leicht mittels Bitshift auf weniger Bit runterskalieren, aber ich wills ja gerne so präzise wie möglich. Jedenfalls hab ich damit erst recht Probleme beim Integrator, da dieser ja in jedem Reglertakt die Abweichung aufaddiert. Bei einem relativ großen Sprung kommt da wirklich viel zusammen und wenn man dann versucht, mit diesem riesigen Wert weiterzurechnen, bekommt man erst recht Probleme. Da verschwinden dann gerne mal Bits und der Regler dreht durch. Hatte zwischendurch schon paar Mal Versionen gehabt, da hat der Motor nicht aufgehört zu drehen. Jedenfalls ist mein nächster Schritt, mal eine vernünftige Kommunikation mit dem Rechner dazu zu basteln, um dann mal den Motor ordentlich modellieren und simulieren zu können. Ich arbeite bei Regelungstechnik doch lieber mit Übertragungsfunktionen, als nur herum zu probieren. Bei meinem letzten Experiment hatte die Verwendung einer Vorsteuerung schon eine enorme Verbesserung gebracht. Die sorgt nämlich dafür, dass der Motor hauptsächlich den Sollwerten entsprechend so angesteuert wird, dass er schon ohne Regelung etwa die Sollbahn abfahren würde. Dann braucht der Regler nur noch die dabei auftretende Abweichung ausregeln.
    AI - Artificial Idiocy

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    So, ich bin es mal wieder. Hatte leider die Tage doch keine Zeit. Also jetzt:

    Erstmal vielen Dank an dich Geistesblitz Jetzt kann mein Servo endlich 360° ohne Probleme drehen ....
    Nur die Regelung muss ich noch ein bisschen verbessern, aber erstmal egal.

    Hmm, wenn du mit dem Code was anfangen kannst ... ist in Bascom geschrieben
    Also Bascom benutze ich normalerweise auch, doch steige ich durch dein Programm trotzdem nicht durch (im Thema Software bin ich eben noch ein Einsteiger ).
    Ist das Programm komplett mit Regelung, oder fehlt da noch was ?

    Der Sensor gibt wie gesagt 14 Bit aus, mit Integer kann ich also gerade einmal 4 Umdrehungen abdecken (wobei das je nach Anwendung auch schon reichen kann).
    Also möchtest du eher ein endlos Servo bauen (vgl. mit Schrittmotor...) ?

    Mein Servo soll übrigens eher eine Art Eigenbau eines Dynamixels sein. Aber das nimmt sich ja nicht so viel.

    Bei meinem letzten Experiment hatte die Verwendung einer Vorsteuerung schon eine enorme Verbesserung gebracht. Die sorgt nämlich dafür, dass der Motor hauptsächlich den Sollwerten entsprechend so angesteuert wird, dass er schon ohne Regelung etwa die Sollbahn abfahren würde. Dann braucht der Regler nur noch die dabei auftretende Abweichung ausregeln.
    Wie genau soll das mit einer Vorsteuerung funktionieren ?

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