Primer14

Kontrola pozicije enosmernega krtačnega motorja ~ razvoj kontrolnega sistema

Splošna shema kontrolnega sistema za kontrolo pozicije enosmernega motorja je prikazana na naslednji sliki. Razviti sistem nam bo omogočal analizo različnih kontrolnih algoritmov. Klasičen del kontrolnega sistema je prikazan pod zeleno črtkano črto.

Izgled vezave s ploščico za prototipiranje je prikazan na naslednji sliki. Pri realizaciji skušamo slediti razporedu elementov, kot je to prikazano na sliki. Ustrezna razporeditev nam bo omogočila primerjavo med abstraktno shemo ter realnim sistemom.

Realizacija sistema je prikazana na naslednjih slikah:

Pri realizaciji so na naslednji sliki označeni ključni elementi kontrolnega sistema:

Pri zapisu kode izhajamo iz primera, kjer smo brali vrednost dveh potenciometrov.

Najprej dodamo dodatno spremenljivko v .js datoteko, ki bo uporabljena pri kontrolnem algoritmu:

var faktor =0.1; // faktor, ki določa hitrost doseganja želenega stanja

Omogočiti moramo ustrezne pine:

var board = new firmata.Board("/dev/ttyACM0", function(){

    console.log("Aktiviramo analogni pin 0");

    board.pinMode(0, board.MODES.ANALOG);

    console.log("Aktiviramo analogni pin 1");

    board.pinMode(1, board.MODES.ANALOG);

    console.log("Aktiviramo pin 2");

    board.pinMode(2, board.MODES.OUTPUT); // pin za smer na H-mostu

    console.log("Aktiviramo pin 3");

    board.pinMode(3, board.MODES.PWM); // Pulse Width Modulation - hitrost

});

V .js datoteko dodamo funkcijo kontrolniAlgoritem:

function kontrolniAlgoritem () {

    pwm = faktor*(želenaVrednost-dejanskaVrednost);

    if (pwm > 255) {pwm = 255}; // omejimo vrednost pwm na 255

    if (pwm < -255) {pwm = -255}; // omejimo vrednost pwm na -255

    if (pwm > 0) {board.digitalWrite(2,0)}; // določimo smer če je > 0

    if (pwm < 0) {board.digitalWrite(2,1)}; // določimo smer če je < 0

    board.analogWrite(3, Math.abs(pwm)); // zapišemo abs vrednost na pin 3

    if (dejanskaVrednost < 200 || dejanskaVrednost > 850) {

        stopKontrolniAlgoritem();

Funkcijo startKontrolniAlgoritem:

function startKontrolniAlgoritem () {

    if (kontrolniAlgoritemVključen == 0) {

        kontrolniAlgoritemVključen = 1;

        intervalCtrl = setInterval(function(){kontrolniAlgoritem();}, 30); // kličemo alg. na 30ms

        console.log("Zagon kontrolnega algoritma");

Ter funkcijo stopKontrolniAlgoritem

function stopKontrolniAlgoritem () {

    clearInterval(intervalCtrl); // brišemo interval klica kontrolnega algoritma

    board.analogWrite(3, 0);

    kontrolniAlgoritemVključen = 0;

    console.log("Kontrolni algoritem zaustavljen.");

};

Nato moramo preveriti:

Preverimo, da sta os motorja in potenciometer za posredovanje pozicije RAZKLENJENA.
- nato poženemo sistem
Preverimo, ali rotacija motorja ustreza nastavitvam vhodnega potenciometra. Najprej oba potenciometra postavimo na sredino. Nato vhodni potenciometer z gumbom premaknemo, npr. levo. Motor se mora v tem primeru pričeti vrteti levo. Z roko sedaj premaknemo izhodni potenciometer (s kazalcem) v levo in motor bi se moral počasi prenehati vrteti (želeno stanje = dejanskemu stanju). Preizkusimo delovanje tudi v nasprotni smeri, t.j. desno.

V primeru, da rotacija ni ustrezna preverimo vezje in program.

Izgled uporabniškega vmesnika je prikazan na naslednji sliki:

V nadaljevanju je izpisan del kode na strani strežnika: .js

var http = require("http").createServer(handler); // ob zahtevi req -> handler

var firmata = require("firmata");

var fs = require("fs"); // knjižnjica za delo z datotekami (File System fs)

var io = require("socket.io").listen(http); // knjiž. za komunik. prek socket-a

console.log("Priklop Arduina");

var board = new firmata.Board("/dev/ttyACM0", function(){

    console.log("Aktiviramo analogni pin 0");

    board.pinMode(0, board.MODES.ANALOG);

    console.log("Aktiviramo analogni pin 1");

    board.pinMode(1, board.MODES.ANALOG);

    console.log("Aktiviramo pin 2");

    board.pinMode(2, board.MODES.OUTPUT); // pin za smer na H-mostu

    console.log("Aktiviramo pin 3");

    board.pinMode(3, board.MODES.PWM); // Pulse Width Modulation - hitrost

});

function handler(req, res) {

    fs.readFile(__dirname + "/primer14.html",

    function(err, data) {

        if (err) {

            res.writeHead(500, {"Content-Type": "text/plain"});

            return res.end("Napaka pri nalaganju html strani!");

        res.writeHead(200);

        res.end(data);

});

http.listen(8080); // strežnik bo poslušal na vratih 8080

var želenaVrednost = 0; // želeno vrednost postavimo na 0

var dejanskaVrednost = 0; // dejansko vrednost postavimo na 0

var faktor =0.1; // faktor, ki določa hitrost doseganja želenega stanja

var pwm = 0;

var kontrolniAlgoritemVključen = 0; // spremenljivka, ki določa ali je ctrl. alg. vključen

var intervalCtrl; // spremenljivka za setInterval v globalnem prostoru

console.log("Zagon sistema"); // izpis sporočila o zagonu

board.on("ready", function(){

    console.log("Plošča pripravljena");

    board.analogRead(0, function(value){

        želenaVrednost = value; // neprekinjeno branje pina A0

});

    board.analogRead(1, function(value){

        dejanskaVrednost = value; // neprekinjeno branje pina A1

});

    //startKontrolniAlgoritem(); // poženemo kontrolni algoritem

    io.sockets.on("connection", function(socket){

        setInterval(pošljiVrednosti, 40, socket); // na 40ms pošlj. vred.

        socket.on("startKontrolniAlgoritem", function(){

           startKontrolniAlgoritem();

});

        socket.on("stopKontrolniAlgoritem", function(){

           stopKontrolniAlgoritem();

});

    }); // konec socket.on("connection")

}); // konec board.on("ready")

function kontrolniAlgoritem () {

    pwm = faktor*(želenaVrednost-dejanskaVrednost);

    if (pwm > 255) {pwm = 255}; // omejimo vrednost pwm na 255

    if (pwm < -255) {pwm = -255}; // omejimo vrednost pwm na -255

    if (pwm > 0) {board.digitalWrite(2,0)}; // določimo smer če je > 0

    if (pwm < 0) {board.digitalWrite(2,1)}; // določimo smer če je < 0

    board.analogWrite(3, Math.abs(pwm)); // zapišemo abs vrednost na pin 3

    if (dejanskaVrednost < 200 || dejanskaVrednost > 850) {

        stopKontrolniAlgoritem();

function startKontrolniAlgoritem () {

    if (kontrolniAlgoritemVključen == 0) {

        kontrolniAlgoritemVključen = 1;

        intervalCtrl = setInterval(function(){kontrolniAlgoritem();}, 30); // kličemo alg. na 30ms

        console.log("Zagon kontrolnega algoritma");

function stopKontrolniAlgoritem () {

    clearInterval(intervalCtrl); // brišemo interval klica kontrolnega algoritma

    board.analogWrite(3, 0);

    kontrolniAlgoritemVključen = 0;

    console.log("Kontrolni algoritem zaustavljen.");

};

function pošljiVrednosti(socket) {

    socket.emit("klientBeriVrednosti",

        "želenaVrednost": želenaVrednost,

        "dejanskaVrednost": dejanskaVrednost,

        "pwm": pwm

});

};

Koda na strani klienta (.html):

<!DOCTYPE html>

<meta charset = utf8>

<html>

<head>

    <title>Primer z grafom</title>

</head>

<body onload="load()">

Kontrolni sistem P - kontroler

<br>

<canvas id="cv" width = "200" height = "100" style="border: 1px dashed #00c3c3;"></canvas>

<p></p>

<button id="startKontrolniAlgoritem" onClick="startKontrolniAlgoritem();">Start Ctrl Alg</button>

<button id="stopKontrolniAlgoritem" onClick="stopKontrolniAlgoritem();">Stop Ctrl Alg</button>

<div id="divZaIzpis"></div>

<script type="text/javascript" src="/socket.io/socket.io.js"></script>

<script type="text/javascript">

var x1 = new Array(); // polje za spremenljivko x1

var y1 = new Array(); // polje za spremenljivko y1

var x2 = new Array(); // polje za spremenljivko x2

var y2 = new Array(); // polje za spremenljivko y2

var canvas;

var ctx;

var potVrednost1; // vrednost prvega potenciometra

var potVrednost2; // vrednost drugega potenciometra

var divZaIzpis = document.getElementById("divZaIzpis"); // var za div el.

var štVrsticPredPomikom = 10;

var števecIzpisanihVrstic = 0;

var socket = io.connect("192.168.1.136:8080"); // povezava na strež.

function load() {

    canvas = document.getElementById("cv");

    ctx = canvas.getContext("2d");

    // izrišemo prvo časovno vrsto za želene vrednosti

    ctx.lineWidth = "1";

    ctx.strokeStyle = "#ff0000";

    for (var i = 0; i<200; i++) {

        x1[i] = i; // x1 gre od 0, 1, ... 199

        y1[i] = 0; // za y podamo vrednost 0

    ctx.beginPath(); // za začetek izrisa črte

    for (var i=0; i<200; i++) {

        ctx.lineTo(x1[i],y1[i]);

    ctx.stroke();

    // izrišemo drugo časovno vrsto za dejanske vrednosti

    ctx.lineWidth = "1";

    ctx.strokeStyle = "#00ff00";

    for (var i = 0; i<200; i++) {

        x2[i] = i; // x2 gre od 0, 1, ... 199

        y2[i] = 0; // za y podamo vrednost 0

    ctx.beginPath(); // za začetek izrisa črte

    for (var i=0; i<200; i++) {

        ctx.lineTo(x2[i],y2[i]);

    ctx.stroke();

socket.on("klientBeriVrednosti", function(value){

    potVrednost1 = value.želenaVrednost; // žel. vr. iz strežnika

    potVrednost2 = value.dejanskaVrednost; // dej. vr. iz strežnika

    // Graf izris **********************************************************

    ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height); // brišemo platno

    // izris prve črte

    ctx.strokeStyle = "#ff0000";

    ctx.beginPath(); // za začetek izrisa črte

    y1.splice(0, 1); // na mestu 0 v polju y1 brišemo eno vrednost

    y1[199] = potVrednost1; // novo vrednst pa dodamo na koncu polja

    for (var i=0; i<200; i++) {

        ctx.lineTo(x1[i], (100 - (y1[i] / 1023) * 100)); // izris vrednosti

    ctx.stroke(); // za izris črte

    // izris druge črte

    ctx.strokeStyle = "#00ff00";

    ctx.beginPath(); // za začetek izrisa črte

    y2.splice(0, 1); // na mestu 0 v polju y2 brišemo eno vrednost

    y2[199] = potVrednost2; // novo vrednst pa dodamo na koncu polja

    for (var i=0; i<200; i++) {

        ctx.lineTo(x2[i], (100 - (y2[i] / 1023) * 100)); // izris vrednosti

    ctx.stroke(); // za izris črte

    // Graf izris **********************************************************

        // izris legende

    ctx.strokeStyle = "#ff0000";

    ctx.font = "11px Arial";

    ctx.fillText("Želena", 70, 10);

    ctx.beginPath();

    ctx.lineTo(50,6);

    ctx.lineTo(65,6);

    ctx.stroke();

    ctx.strokeStyle = "#00ff00";

    ctx.font = "11px Arial";

    ctx.fillText("Dejanska", 140, 10);

    ctx.beginPath();

    ctx.lineTo(120,6);

    ctx.lineTo(135,6);

    ctx.stroke();

    log(value.želenaVrednost + "|" + value.dejanskaVrednost + "|" + (value.želenaVrednost-value.dejanskaVrednost) + "|" + (value.pwm).toFixed(0));

});

function startKontrolniAlgoritem() {

    socket.emit("startKontrolniAlgoritem");

function stopKontrolniAlgoritem() {

    socket.emit("stopKontrolniAlgoritem");

function log(sporočilo) {

    var node=document.createElement("tr"); // we create the variable node as the a table row (tr)

    var textnode=document.createTextNode(števecIzpisanihVrstic + " | " + sporočilo); // we create element with the text adding the counter

    node.appendChild(textnode); // adding text to "node", i.e. table row

    divZaIzpis.insertBefore(node, divZaIzpis.childNodes[0]); // inserting into variable node

    if (števecIzpisanihVrstic > štVrsticPredPomikom-1) { // if the lines are more than limit -> start with scroll

        divZaIzpis.removeChild(divZaIzpis.childNodes[štVrsticPredPomikom]); // we remove the oldest printout

    števecIzpisanihVrstic++; // increasing the number of printouts

</script>

</body>

</html>

Google Sites

Report abuse