閉ループ角度制御

このチュートリアルでは、Aotenjo One ボードで閉ループ角度制御を実行する方法を検討します。

前提条件

このチュートリアルでは、次のハードウェアが使用されます。

青天井ワンボード MCU: STM32G431CBU6 バージョン: 青天井 One V1.4
直径方向着磁ディスクマグネット（Aotenjo Oneに付属）
ST-LINK V2 クローン
BlackPill STM32 ボード
BE4108 75T ジンバルモーター
電源(12V)

ファームウェアをボードにアップロードするには、ST-LINK V2 クローンが必要です。安価なクローン ST-LINK V2 は 5 ドル以下で購入できます。

USB - シリアルアダプター

Aotenjo One ボードには USB ポートがないため、シリアル経由でボードと通信するには USB - シリアルアダプターが必要です。このチュートリアルでは、Blackpill STM32 ボードを USB - シリアルアダプターとして使用して Aotenjo One ボードと通信しますが、安価な USB - シリアルアダプターや Blackpill などの別の STM32 ボードを USB - シリアルアダプターとして使用することもできます。

ヒント

次の開発ボードを USB - シリアルアダプターとして使用できます。

BlackPill STM32 ボード
BluePill STM32 ボード
ESP32-DevKitC

USB - シリアルアダプターの図

BlackPill STM32 ボードを USB - シリアルアダプタとして使用する方法がわからない場合は、シリアル通信チュートリアル] を参照してください。

注意

BLDC モーターの内部抵抗が 10Ω より大きいことを確認してください。そうしないと、ボードが焼損する可能性があります。

参照。内部抵抗の測定方法

インストール

VScode と PlatformIO

PlatformIO は、VSCode 拡張機能マーケットプレイスからインストールできます。

STM32CubeProgrammer

これはファームウェアをボードにフラッシュするために必要です。

クローンを作成リポジトリ

git clone https://github.com/aotenjo-xyz/one.git
cd one

LED 点滅のサンプルコードは examples/closed_loop_angle_control ディレクトリにあるため、Linux または macOS を使用している場合は、次のコマンドを実行してサンプルコードを src ディレクトリにコピーします。

rm src/*
cp examples/closed_loop_angle_control/main.cpp src/
cp examples/closed_loop_angle_control/platformio.ini platformio.ini

Windows の場合、ファイルを手動でコピーできます。

クイックスタート

モーターのシャフトに磁石を置きます。

モーターシャフトの磁石

Aotenjo One ボードを ST-LINK V2 プログラマに接続します。
```
ST-LINK V2 <-> Aotenjo One
	3.3V  <---> 3.3V
	GND   <---> GND
	SWDIO <---> SWDIO
	SWCLK <---> SWCLK
	RST   <---> NRST
```
備考

blackpill ボードとは異なり、NRST ピンを STM32G4 シリーズの ST-LINK V2 プログラマに接続する必要があります。あるいは、アップロード中に Aotenjo One ボードの NRST ボタンを押し続けると、同じ効果が得られます。 ::: 3. ST-LINK V2 プログラマをコンピュータに接続します。 4. VSCode でプロジェクトフォルダーを開きます。 5. 左側のサイドバーの「PlatformIO」タブをクリックし、「Upload」ボタンをクリックしてファームウェアをボードにアップロードします。

ST-LINK V2 プログラマを取り外し、電源と BlackPill STM32 ボードを Aotenjo One ボードに接続します。最後に、BlackPill STM32 ボードをコンピュータに接続します。
```
Power Supply <-> Aotenjo One
	12V  <---> VCC
	GND  <---> GND

Aotenjo One <-> Blackpill STM32
	TX    <---> PA3 (RX)
	RX    <---> PA2 (TX)
	GND   <---> GND

Blackpill STM32 <-> Computer
	USB   <---> USB
```

オープンループ制御セットアップ

左側のサイドバーにある [PlatformIO] タブをクリックし、[Monitor] ボタンをクリックしてシリアルモニターを開きます。
電源を入れるとモーターが回転し始め、FOC（Field Oriented Control）が初期化されます。
シリアルモニターに次のコマンドを入力し、Enter キーを押します。
```
T6.28
```

モーターは 1 回転し、初期位置で停止します。ラジアン単位で値を変更することで、ターゲットの角度を調整できます。 T-6.28 のように負の値を入力すると、モーターを逆方向に回転させることもできます。

ビデオデモンストレーションは次のとおりです。

コード

閉ループ角度制御の実装に関連するコードスニペットを次に示します。

main.cpp
  // set motion control loop to be used
  motor.controller = MotionControlType::angle;

  // velocity PI controller parameters
  motor.PID_velocity.P = 0.2;
  motor.PID_velocity.I = 20;
  motor.PID_velocity.D = 0.001;
  // maximal voltage to be set to the motor
  motor.voltage_limit = 3.0;

  // velocity low pass filtering time constant
  // the lower the less filtered
  motor.LPF_velocity.Tf = 0.01f;

  // angle P controller
  motor.P_angle.P = 20;
  // maximal velocity of the position control
  motor.velocity_limit = 10;

PID コントローラーのパラメーターを試してみて、モーターの動作にどのような影響を与えるかを確認できます。

参考文献

位置制御ループ

前提条件​

USB - シリアルアダプター​

インストール​

VScode と PlatformIO​

STM32CubeProgrammer​

クローンを作成 リポジトリ​

クイックスタート​

コード​

参考文献​