ODrive0.5.1程序分析#2 编码器补偿校准encoder_offset_calibration)

编码器补偿程序分析

固件版本fw-0.5.1(页面底部source code下载)

代码分析

1.

(axis.cpp) 当发送状态为AXIS_STATE_ENCODER_OFFSET_CALIBRATION时,运行run_offset_calibration程序

axis.cpp

2.

(encoder.cpp) 对于函数run_offset_calibration程序
①部分为参数设置,其中start_lock_duration为设置相位归零步骤时间;num_steps为校准步长除以校准角速度得出校准时间,再乘以频率得出补偿校准循环步数;voltage_magnitude为输入的校准电流乘以相电阻得出电压峰值;对shadow_count定义就是位置的cpr值。
②部分为相位归零程序,run_control_loop函数为循环函数,结束条件为返回false或利用i的递增做循环与归零步数的比较输出0时结束。设置alpha相电流为电流峰值,beta相电流为0,进入enqueue_voltage_timings函数,运行机制参考上篇文章电机校准,使电机相位a相与alpha相对齐,电角度为0。

encoder.cpp

3.

(axis.hpp) 对于run_control_loop函数,执行总的while循环,对于requested_state的说明在文章末说明,目前只需要知道,不管之前发送完什么请求,requesed_state都会再恢复为AXIS_STATE_UNDEFINED,因此正常循环,常规结束条件为输入的主循环函数update_hander返回false。
函数中do_updates函数进行数据更新,进入do_updates函数,后进入encoder_.update函数,本部分关注对编码器数据的更新。

axis.hpp

4.

(encoder.cpp) 对磁编码器as5047,编码器模式为MODE_SPI_ABS_AMS,经过图片中幅值操作将编码器通过spi传输的位置值赋值给pos_abs
对于encoder_.update函数,将pos_abs的值赋给pos_abs_latched,再利用pos_abs_latched减去上次的count_in_cpr得出delta_enc,最后shadow_countcount_in_cpr分别加上delta_enc对当前位置数据进行更新。

encoder.cpp


encoder.cpp

5.

(encoder.cpp)offeset_calibration 函数,经过2步骤相位归0后,更新的shadow_count也为0,赋值给init_enc_val
再次给alpha,beta相的值使电机运动,其中phase为计算角度,wrap_pi函数运算机制为:(输入+π)%(2π)若结果为正,则得出的结果减π之后输出,若为负则加π之后输入。输入i从0变化到num_stepwrap_pi的输出变化为0—π/2—π(-π)—(-π/2)—0为圆的一周变化,calib_scan_distance为16π也就是phase实际变化为8个2π的电角度。
run_control_loopshadow_count的值进行了更新,与循环前的init_enc_val的值进行比较,与编码器数值增大的方向一致为正,direction=1,反之为-1。

encoder.cpp


6.
(encoder.cpp)offset_calibration函数,首先算出电角度对应的机械角度换算系数,然后算出上步校准应旋转的机械角度,再算出根据编码器采集的实际旋转的机械角度,二者误差率要小于calib_range程序定义为2%。
之后类似于5,进行反转8个2π的电角度,更新encvaluesum的值,初始值为0,由于经历了正反转,此时的值为进行旋转了2*num_steps步之后的偏差。
最后用encvaluesum除以2*num_steps得出每步需要补偿的编码器整数部分的值,再用encvaluesum减去计算的整数部分偏差,除以2*num_steps得出每步需要补偿的编码器小数部分的值

encoder.cpp


附请求状态逻辑
(axis.cpp) 例当请求状态为AXIS_STATE_ENCODER_OFFSET_CALIBRATION时,满足非AXIS_STATE_UNDEFINED条件,将状态赋值于数组task_chain_,而current_state取值于该数组,完成状态传递。而requested_state被又被定义为了AXIS_STATE_UNDEFINED,实现计算中run_control_loop进行循环。

axis.cpp

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