用ATmega8制作的下推式磁悬浮 (amobbs.com 阿莫电子技术论坛) -

liguang70217 发表于 2009-12-24 18:46:30

用ATmega8制作的下推式磁悬浮

最近这段时间在坛里溜达，闲来无事，参照《STM8下推式磁悬浮实验》，用Mega8+L298N+3503做了个下推式磁悬浮，现将图片发上来，供参考。

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_24/ourdev_518291.jpg
(原文件名:1.jpg)

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_24/ourdev_518292.jpg
(原文件名:2.jpg)

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_24/ourdev_518293.jpg
(原文件名:3.jpg)

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_24/ourdev_518294.jpg
(原文件名:4.jpg)

没有大环形磁铁，就用小磁铁围一圈代替，效果很好。
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_24/ourdev_518296.jpg
(原文件名:7.jpg)
霍尔器件位于四个电磁铁中间位置。

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_24/ourdev_518297.jpg
(原文件名:HR.jpg)

liguang70217 发表于 2009-12-24 18:48:47

磁铁位于电磁铁的下方：
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_24/ourdev_518299.jpg
(原文件名:5.jpg)

gzhuli 发表于 2009-12-24 19:02:52

呵呵，那一圈小磁铁效果也很好啊。

elder60 发表于 2009-12-24 19:19:48

祝贺楼主。

外圈磁铁再少点，应该也可。

咕唧霖，赶快把你的那个CPU改一下并公开原码，这样动手的人会更多的。

LZ能公开原理图和原码吗？

wmsky 发表于 2009-12-24 20:37:38

高人

gzhuli 发表于 2009-12-24 21:06:59

【3楼】 elder60 60岁老头
咕唧霖，赶快把你的那个CPU改一下并公开原码，这样动手的人会更多的。
--------------------------
我的电路、代码和设计要点都已经在STM8下推式磁悬浮实验里公开了。
STM8 Minikit的图纸在论坛的STM8/STM32区置顶帖里有，其实我就是用了最小系统，STM8接上电源就能跑了，晶振都不用。
不过现在玩STM8的人确实不多，如果楼主能公开M8的代码，估计动手的人就真的会多起来了（其实STM8移植到M8也不难，移植到STM32也很容易）。

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_24/ourdev_518369.PNG
STM8S Minikit 线路图 (原文件名:STM8S Minikit.PNG)

my2009 发表于 2009-12-25 12:21:01

高手,佩服

liguang70217 发表于 2009-12-25 13:02:15

原理图和源程序都是参照《STM8下推式磁悬浮实验》中的，只是改里一下端口，手头没有L293，就用L298代替，效果一样，磁铁用8个也可以，只是浮上来的距离短一些，下面是《STM8下推式磁悬浮实验》中的原理图，我还没画成型的原理图，等整理一下传上来：
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_24/ourdev_518585.png
(原文件名:ourdev_511868.png)

liguang70217 发表于 2009-12-25 17:32:48

用ATmega8制作的下推式磁悬浮原理图：点击此处下载 ourdev_518751.pdf(文件大小:137K) (原文件名:下推式磁悬浮.pdf)

liguang70217 发表于 2009-12-25 18:12:20

源程序公开：
//--------------------------------------------------------------------------
//下推式磁悬浮源程序2009.12.18
//liguang70217
//liguang70217@126.com
//http://liguang70217.blog.hexun.com/
//ICC-AVR application builder : 2009-12-17 17:27:22
// Target : M8
// Crystal: 12.000Mhz
//--------------------------------------------------------------------------
#include <iom8v.h>
#include <macros.h>
#include"BIT.h"

#defineLED_A _PB0
#defineLED_B _PB1

#defineCA _PD0
#defineCB _PD1

#defineN7

#define MAX_PID_OUTPUT       950
#define MAX_INTEGRATION_ERROR 100
#define X_DIRECTION_FLAG          0x01
#define Y_DIRECTION_FLAG          0x02
//--------------------------------------------------------------------------
typedef struct {
int targetValue;
int Kp;
int Ki;
int Kd;
int integrationError;
int prevError;
} PID;

PID xPID,yPID;

unsigned char direction;

unsigned int value_buf_x,value_buf_y;
unsigned char ix=0,iy=0;

unsigned int xpos,ypos;//AD转换后存放采集值
unsigned char HH;

unsigned intxError, yError;
unsigned intxPWM, yPWM;
//--------------------------------------------------------------------------
//------------延时子程序----------------------------------------------------
void delay(unsigned int h)
{
unsigned char j;
while(h--){
      for(j=190;--j;) continue;
      }
}
//--------------------------------------------------------------------------
// PID calculation routine
int calcPID(PID *pid, int error)
{
int output;

if (pid->Ki != 0)
{
pid->integrationError += error;
// Limit the maximum integration error
if (pid->integrationError > MAX_INTEGRATION_ERROR)
{
pid->integrationError = MAX_INTEGRATION_ERROR;
}
else if (pid->integrationError < -MAX_INTEGRATION_ERROR)
{
pid->integrationError = -MAX_INTEGRATION_ERROR;
}
}

output = pid->Kp * error + pid->Ki * pid->integrationError + pid->Kd * (error - pid->prevError);

// Limit the maximum output
if (output > MAX_PID_OUTPUT)
{
output = MAX_PID_OUTPUT;
}
else if (output < -MAX_PID_OUTPUT)
{
output = -MAX_PID_OUTPUT;
}

pid->prevError = error;
return output;
}
//--------------------------------------------------------------------------
void port_init(void)
{
PORTB = 0xff;
DDRB= 0xff;
PORTC = 0x00; //m103 output only
DDRC= 0x00;
PORTD = 0x00;
DDRD= 0xff;
}
//--------------------------------------------------------------------------
//TIMER1 initialize - prescale:1
// WGM: 7) PWM 10bit fast, TOP=0x03FF
// desired value: 2KHz
// actual value: 11.719KHz (82.9%)
void timer1_init(void)
{
TCCR1B = 0x00;//停止定时器
TIMSK |= 0x00;//中断允许
TCNT1H = 0x00;
TCNT1L = 0x00;//初始值
OCR1AH = 0x01;
OCR1AL = 0xFF;//匹配A值
OCR1BH = 0x01;
OCR1BL = 0xFF;//匹配B值
ICR1H= 0xFF;
ICR1L= 0xFF;//输入捕捉匹配值
TCCR1A = 0xA3;
TCCR1B = 0x09;//启动定时器
}
//--------------------------------------------------------------------------
//call this routine to initialize all peripherals
void init_devices(void)
{
//stop errant interrupts until set up
CLI(); //disable all interrupts
MCUCR= 0x00;
MCUCSR = 0x80;//禁止JTAG
GICR = 0x00;

port_init();
timer1_init();

// TIMSK = 0x04; //timer interrupt sources
SEI(); //re-enable interrupts
//all peripherals are now initialized
}
//-----------------------------------------------------------------------------
//ADC采样函数，采样第0通道信号，采样分辨率256
//x为ad端口号
unsigned int get_ad(unsigned char x)
{
union adres{ int y1; unsignedcharadre; }adresult;
unsigned int i;
ADMUX = 0xc0+x;             /*基准AVCC、左对齐、通道7*/
ADCSRA = 0xC3;             /*使能、开启、8分频*/
while(!(ADCSRA & (1 << ADIF))); /*等待*/
adresult.adre=ADCL;          //读取并存储A/D转换结果，A/D转换的结果通过共
adresult.adre=ADCH;          //用体的形式放入了变量y1中
ADCSRA &= ~(1 << ADIF);    /*清标志*/
ADCSRA &= ~(1 << ADEN);    /*关闭转换*/
return adresult.y1;
}
//--------------------------------------------------------------------------
//滑动平均滤波
unsigned int filter_x(void)
{
unsigned char count;
unsigned longsum=0;
value_buf_x = get_ad(0);
ix=ix+1;
if ( ix == N ) ix = 0;
for ( count=0;count<N;count++)
         sum = sum + value_buf_x;
return (unsigned int)(sum/N);
}
//--------------------------------------------------------------------------
//滑动平均滤波
unsigned int filter_y(void)
{
unsigned char count;
unsigned longsum=0;
value_buf_y = get_ad(1);
iy=iy+1;
if ( iy == N ) iy = 0;
for ( count=0;count<N;count++)
      sum = sum + value_buf_y;
return (unsigned int)(sum/N);
}
//-----------------------------------------------------------------------------
void main(void)
{
unsigned int ZD;
unsigned int ccc;
init_devices();

ZD=511;
// PID Parameter Initialization
xPID.Kp = 4;
xPID.Ki = 0;
xPID.Kd = 30;
xPID.integrationError = 0;
xPID.prevError = 0;
xPID.targetValue = ZD;

yPID.Kp = 4;
yPID.Ki = 0;
yPID.Kd = 30;
yPID.integrationError = 0;
yPID.prevError = 0;
yPID.targetValue = ZD;

while(1)
{
xpos=filter_x();
ypos=filter_y();

if(xpos>ZD)
{
xpos=xpos-ZD;
CA=1;
xError = xPID.targetValue - xpos;
xPWM = calcPID(&xPID, xError);
OCR1A= xPWM;
}
else
{
xpos=ZD-xpos;
CA=0;
xError = xpos;
xPWM = calcPID(&xPID, xError);
OCR1A= xPWM;
}

if(ypos>ZD)
{
ypos=ypos-ZD;
CB=1;
yError = yPID.targetValue - ypos;
yPWM = calcPID(&yPID, yError);
OCR1B= yPWM;
}
else
{
ypos=ZD-ypos;
CB=0;
yError = ypos;
yPWM = calcPID(&yPID, yError);
OCR1B= yPWM;
}
}
}
//----------------------------------------------------------------------------

elder60 发表于 2009-12-25 20:18:49

谢谢！

gzhuli 发表于 2009-12-25 20:25:17

L298N内部没有集成二极管，外部最好加上。
我的L293D是有的，就是看上这点而没用L298N，一个字懒。 ^v^

potatoES 发表于 2009-12-25 20:30:45

这个猛

elder60 发表于 2009-12-26 08:24:47

liguang70217

是否有兴趣，再接再厉，做一个上拉的（霍尔在上）。可能你会发现，好象更难。

另外，现在这个电路中，可以去掉2个线圈，也可实现悬浮。不过，稳态时，电流较大。

aaaa0000 发表于 2009-12-26 09:41:08

难道传说中的彩票摇奖机就是用这个原理做的，GC-D想开什么号就开什么号。

my2009 发表于 2009-12-26 15:18:48

elder60:---"另外，现在这个电路中，可以去掉2个线圈，也可实现悬浮。不过，稳态时，电流较大."

我觉得,理论上可以只要一个线圈控制一个方向,但是一个线圈力很弱,比如线圈在左边,
悬浮物太靠右边时,要往左边拉, 一个线圈力度不够

my2009 发表于 2009-12-26 17:05:08

请教楼主和咕唧:

楼主的电路和咕唧霖的电路都用了LM324/LM358, 没有把3503直接接入MPU(或加分压电阻),是否是灵敏度不够?

gzhuli 发表于 2009-12-26 20:13:11

回复【16楼】my2009
楼主的电路和咕唧霖的电路都用了LM324/LM358, 没有把3503直接接入MPU(或加分压电阻),是否是灵敏度不够?
-----------------------------------------------------------------------

是的，我做了30倍放大，楼主做了21倍，MCU的PID算法P=4，即再放大4倍。
假设磁铁移动1mm ADC采样结果变化30，如果不放大30倍，那ADC就只变化1，0-30中间细节全丢失了，即使PID的P做得再大也无法弥补丢失的信号。
最理想的模拟放大倍数就是在线圈最大控制范围内，ADC采样值刚好从0到满幅，我试验出来是30倍比较恰当。

pinocchio 发表于 2009-12-26 20:25:25

不知道这样的磁铁哪里能买到？

ggddll 发表于 2009-12-26 20:31:06

牛

my2009 发表于 2009-12-26 23:11:34

谢谢咕唧霖的解答, 我明白了.

【18楼】: 淘宝有这种小磁铁, 深圳的电子市场也有, 其他城市的电子元器件市场估计也会有

liguang70217 发表于 2009-12-28 13:33:44

在这之前做过一个上拉式磁悬浮：

liguang70217 发表于 2009-12-28 13:35:43

上拉式磁悬浮照片：
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_24/ourdev_519813.jpg
(原文件名:1.jpg)

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_24/ourdev_519814.jpg
(原文件名:5.jpg)

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_24/ourdev_519815.jpg
(原文件名:3.jpg)

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_24/ourdev_519816.jpg
(原文件名:4.jpg)

elder60 发表于 2009-12-28 15:07:17

哈，好。
请楼主和咕唧霖在“★请已实验基本成功的先行者在下面回贴，以便今后网友查找。”一贴中登记一下。
最好再加上磁铁重量，悬浮高度(距离)和工作电流。
楼主请登记2种。

另请忘了登记者，尽快补上。

yinhe 发表于 2010-3-12 15:04:46

super373 发表于 2010-3-29 09:14:30

很动心....

crazy_b-boy 发表于 2010-4-4 19:24:27

努力实践中

crazy_b-boy 发表于 2010-4-7 18:20:01

24v稳压用 7824 可以吗

hongyancl 发表于 2010-4-7 18:36:37

回复【9楼】liguang70217
-----------------------------------------------------------------------

dddddddddddddd

crazy_b-boy 发表于 2010-4-7 18:38:57

回复【1楼】liguang70217
-----------------------------------------------------------------------

24v稳压用 7824 可以吗

liguang70217 发表于 2010-4-9 13:04:30

7824发热量大，其实整流滤波直接驱动即可，对电压要求不严。

crazy_b-boy 发表于 2010-4-9 20:40:43

回复【30楼】liguang70217
-----------------------------------------------------------------------

谢谢
但是我一测都37v了

crazy_b-boy 发表于 2010-4-10 21:56:57

回复【30楼】liguang70217
-----------------------------------------------------------------------

298 非常热？？？？？？？？

my2009 发表于 2010-4-12 09:47:48

为什么要用24V的电压？其实12V--15V 就够了, 换一个电源试试

gpzdc986 发表于 2010-4-12 12:36:37

mark

liguang70217 发表于 2010-4-12 13:06:22

298要加足够的散热器，M8的晶振最好上16MHz的。

crazy_b-boy 发表于 2010-4-13 13:57:06

谢谢大家我从焊电路用 293 298 不好焊

guhenggao 发表于 2010-4-30 14:07:24

mark

crazy_b-boy 发表于 2010-5-3 15:22:11

回复【35楼】liguang70217
-----------------------------------------------------------------
两个滑动变阻器怎么调啊谢谢

arduino 发表于 2010-5-3 16:15:47

强力顶！！！！！！！！！！！1

chongcao 发表于 2010-5-4 10:46:14

学习中。

zbjzxc 发表于 2010-5-4 11:13:40

记号

liguang70217 发表于 2010-5-4 11:41:04

回复【38楼】 crazy b-boy
-----------------------------------------------------------------
在初始状态下，调至运放输出电压的1/2的AD基准电压。

crazy_b-boy 发表于 2010-5-9 17:59:44

回复【42楼】liguang70217
-----------------------------------------------------------------------

在初始状态下，调至运放输出电压1.65v对吧？我的mage8会热好像又烧了还涨价了！！ 298不热线圈不用加铁芯吗？我缠了六层够用吗？

liguang70217 发表于 2010-5-10 12:51:02

回复【43楼】 crazy b-boy
-----------------------------------------------------------------
是要调到1.65V，M8应该不会热，应该是线路连接问题，２９８输出应接保护二极管，这在电路图中忘画了，参见【11楼】 gzhuli 咕唧霖。

crazy_b-boy 发表于 2010-5-11 12:01:09

回复【44楼】liguang70217
-----------------------------------------------------------------------

哦谢谢努力中。。。。。。。。。。。。。。

crazy_b-boy 发表于 2010-5-11 20:14:26

回复【44楼】liguang70217
-----------------------------------------------------------------------

也不知道如何称呼有时间能加我qq吗我刚学单片机一年多天天要去上那不太有用的课现在有很多不懂地方望您不吝赐教 QQ:393441746 （左手）

crazy_b-boy 发表于 2010-5-15 21:39:38

不用了最近进展不错

chongcao 发表于 2010-5-30 16:42:16

回复【9楼】liguang70217
-----------------------------------------------------------------------

楼主：liguang70217
请教你公开得程序：
#include"BIT.h"
这个头函数怎么来得呀？
#defineLED_A _PB0
#defineLED_B _PB1
这两行电路上怎么体现？
#defineCA _PD0
#defineCB _PD1
它们是不是就是：PD0PD1端口？
#defineN7

#define MAX_PID_OUTPUT    950
#define MAX_INTEGRATION_ERROR 100

#define X_DIRECTION_FLAG       0x01
#define Y_DIRECTION_FLAG       0x02
这两个标志没用呀？
请留下你得联系方式，请教学校呀！！！
本人qq:910266897

liguang70217 发表于 2010-5-31 13:02:35

回复【48楼】 chongcao
-----------------------------------------------------------------------
#include"BIT.h"记得就在本站下载的，可以搜一下。

chongcao 发表于 2010-5-31 16:22:28

谢谢楼主的回复，找到了：RD_UseAVRPORTBit.h AVR通用位操作支持库。
本人对单片机了解不多，真诚向各位大师请教学习，请不吝赐教！

看了程序，感觉L293 的驱动很费解，PWM怎么工作的？
//源程序公开：
//--------------------------------------------------------------------------
//下推式磁悬浮源程序2009.12.18
//liguang70217
//liguang70217@126.com
//http://liguang70217.blog.hexun.com/
//ICC-AVR application builder : 2009-12-17 17:27:22
// Target : M8
// Crystal: 12.000Mhz
//--------------------------------------------------------------------------
#include <iom8v.h>
#include <macros.h>
//#include"BIT.h"
#include <ioinit.h>
//#defineLED_A _PB0
//#defineLED_B _PB1

//#defineCA _PD0
//#defineCB _PD1

//----端口初始化----------------------------------------------------------------------
void port_init(void)
{
PORTB = 0xff; //=1 感觉成了单向磁场控制了！！！！
DDRB= 0xff; //OUTPUT

PORTC = 0x00; //m103 output only
DDRC= 0x00; //INPUT

PORTD = 0x00; //=0
DDRD= 0xff; //OUTPUT
}

//--------------------------------------------------------------------------
//call this routine to initialize all peripherals
void init_devices(void)
{
//stop errant interrupts until set up
CLI(); //disable all interrupts
MCUCR= 0x00;
MCUCSR = 0x80;//禁止JTAG
GICR = 0x00;

port_init();//端口初始化
timer1_init();//T1初始化

//////usart_init(); //串口初始化

// TIMSK = 0x04; //timer interrupt sources
SEI(); //re-enable interrupts
//all peripherals are now initialized
}

//4.霍尔采样电路
//霍尔采样电路采用了2片有源线性霍尔UGN3503，后接一级运放反相放大器?
// 放大倍数为30倍，并且由一个10K多圈电位器调整输出中点电平。
//运放和霍尔使用5V单电源供电，UGN3503的输出中点电压约2.5V?
//运放LM324输出电压范围约50mV~3.6V，因此STM8的ADC参考电压使用3.3V，
//分别调整10K电位器使LM324输出1.65V，此时STM8的ADC采样结果应该接近511，
//误差虽然越小越好，但不需要绝对准确（霍尔、运放都有温漂，不可能绝对准确），
//一般调整至480~550范围内即可。

//1.ADC0采样完成(EOC)中断
//EOC中断轮流采集CH6和CH7通道的数据，
//并对采样值进行7阶移动平均滤波，结果存放于xPos和yPos变量。
//-----------------------------------------------------------------------------
//ADC采样函数，采样第0通道信号，采样分辨率256
//x为ad端口号
unsigned int get_ad(unsigned char x)
{
union adres{ int y1; unsignedcharadre; }adresult;
unsigned int i;
ADMUX = 0xc0+x;          /*基准AVCC、左对齐、通道7*/
ADCSRA = 0xC3;          /*使能、开启、8分频*/
while(!(ADCSRA & (1 << ADIF))); /*等待*/
adresult.adre=ADCL;          //读取并存储A/D转换结果，A/D转换的结果通过共
adresult.adre=ADCH;          //用体的形式放入了变量y1中
ADCSRA &= ~(1 << ADIF); /*清标志*/
ADCSRA &= ~(1 << ADEN); /*关闭转换*/
return adresult.y1;
}

//--------------------------------------------------------------------------
// x---滑动平均滤波
unsigned int filter_x(void)
{
unsigned charcount;
unsigned longsum=0;
value_buf_x = get_ad(0);
ix=ix+1;
if ( ix == N ) ix = 0;
for ( count=0;count<N;count++)
         sum = sum + value_buf_x;
return (unsigned int)(sum/N);
}

//--------------------------------------------------------------------------
//y----滑动平均滤波
unsigned int filter_y(void)
{
unsigned charcount;
unsigned longsum=0;
value_buf_y = get_ad(1);
iy=iy+1;
if ( iy == N ) iy = 0;
for ( count=0;count<N;count++)
      sum = sum + value_buf_y;
return (unsigned int)(sum/N);
}

//****************************************************************************
//-----------------------------------------------------------------------------
void main(void)
{
unsigned intZD;
unsigned int ccc;

init_devices(); //initialize all peripherals

//+++++++GUO-TEST-TEST--TEST-TESTTEST-TEST--TEST-TEST-+++++++++++++++++++++
uart_charsend( 0x88 );//串口发送数据测试
PORTD=0<<PD0;//端口测试
PORTD=1<<PD1;//端口测试
//TEST-TEST--TEST-TESTTEST-TEST--TEST-TEST-TEST-TEST--TEST-TESTTEST-TEST--TEST-TEST-+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

ZD=511;
// PID Parameter Initialization ------PID参数初始化
//本系统只使用了PD控制，Ki为0，积分项不参与计算。
//Kp, Kd的值需要根据悬浮物的质量调整，整定方法可参考有关资料

//-----------X PID参数
xPID.Kp = 4; //LM324/LM35830倍放大, MCU的PID算法P=4，即再放大4倍。
xPID.Ki = 0;
xPID.Kd = 30;
xPID.integrationError = 0;
xPID.prevError = 0;
xPID.targetValue = ZD;

//-----------YPID参数
yPID.Kp = 4; //LM324/LM35830倍放大, MCU的PID算法P=4，即再放大4倍。
yPID.Ki = 0;
yPID.Kd = 30;
yPID.integrationError = 0;
yPID.prevError = 0;
yPID.targetValue = ZD;

while(1)
{
xpos=filter_x();
ypos=filter_y();

if(xpos>ZD)
{
xpos=xpos-ZD;
//CA=1;
PORTD=1<<PD0;//PD0
xError = xPID.targetValue - xpos;
xPWM = calcPID(&xPID, xError);
OCR1A= xPWM;
}
else
{
xpos=ZD-xpos;
//CA=0;
PORTD=0<<PD0;//PD0
xError = xpos;
xPWM = calcPID(&xPID, xError);
OCR1A= xPWM;
}

//......................................................................

if(ypos>ZD)
{
ypos=ypos-ZD;
//CB=1;
PORTD=1<<PD1;//PD1
yError = yPID.targetValue - ypos;
yPWM = calcPID(&yPID, yError);
OCR1B= yPWM;
}
else
{
ypos=ZD-ypos;
//CB=0;
PORTD=0<<PD1;//PD1
yError = ypos;
yPWM = calcPID(&yPID, yError);
OCR1B= yPWM;
}
}
}
//----------------------------------------------------------------------------

ottife 发表于 2010-5-31 19:31:03

有意思

phwj2006 发表于 2010-5-31 20:41:04

厉害，学习了

gzhuli 发表于 2010-6-3 14:49:20

回复【50楼】chongcao
-----------------------------------------------------------------------

PWM部分你哪里不明白？能具体点吗？

chongcao 发表于 2010-6-3 16:26:02

if(xpos>ZD)
{
xpos=xpos-ZD;
//CA=1;
PORTD=1<<PD0;//PD0
xError = xPID.targetValue - xpos;
xPWM = calcPID(&xPID, xError);
OCR1A= xPWM;
}
这里的误差计算：xError = xPID.targetValue - xpos=xPID.targetValue -xpos+ZD=2*ZD-xpos 怎么会是这样？
xPWM = calcPID(&xPID, xError);
OCR1A= xPWM;
这两行怎么理解？

gzhuli 发表于 2010-6-3 16:55:37

回复【54楼】chongcao
-----------------------------------------------------------------------

ZD是中点，即PID的目标值，所以xPID.targetValue = ZD。
我的STM8代码中，是先计算误差xError = xPID.targetValue - xPos，然后将绝对误差输入calcPID()，计算出修正量xPWM，然后判断xPWM的正负，设置PWM波形和GPIO的极性。
简单点讲，我的xError和xPWM是有极性的，中点值是0，当xPWM < 0时，PWM波是反相的（看我的帖子里面的波形图）。

LZ的代码计算出的xPWM是没极性的，所以他要以2 * ZD - xPos来算出没极性的，中点在ZD的误差值xError。
如果中点是ADC半量程，那么LZ的代码和我的代码是一样的，但如果中点不在ADC半量程处，我的xError就不等效于2 * ZD - xPos。
在我的原型设计中带自校准功能，中点是可调的，只是后来发现不用自校准也工作得挺好，所以发布出来的代码就把中点固定在511了。
LZ的代码基于我的代码修改过来，这部分没有简化，所以看起来像在绕圈。

chongcao 发表于 2010-6-3 17:01:47

谢谢楼主的回复，由于本人水平不是很高，你的程序原理勉强看的懂，那个PWM时序图很容易理解。到了这里就费解了许多。

“LZ的代码计算出的xPWM是没极性的，所以他要以2 * ZD - xPos来算出没极性的，中点在ZD的误差值xError。
如果中点是ADC半量程，那么LZ的代码和我的代码是一样的，但如果中点不在ADC半量程处，我的xError就不等效于2 * ZD - xPos。”
理解不了？xError怎么理解？它不是以ZD=511 为中心吗？xPos>ZD,xError=xPos-ZDxPos<ZD,xError=ZD-xPos这样理解不对吗？

请问搂主，下面两行是怎么实现 PWM 输出的？
xPWM = calcPID(&xPID, xError);
OCR1A= xPWM;

gzhuli 发表于 2010-6-3 17:11:09

xPWM是PID运算结果，OCR1A是TIMER1的比较寄存器，OCR1A = xPWM就是设置PWM输出的占空比。TIMER1有两个输出比较寄存器，正好分别用于X和Y通道，所以 OCR1A = xPWM 和 OCR1B = yPWM 就分别实现了两个PWM输出的设置。

chongcao 发表于 2010-6-3 17:38:34

回复【57楼】gzhuli 咕唧霖
-----------------------------------------------------------------------

你的意思是：TIMER1 初始化后，按照设定值就可以自动输出PWM波形，不需要额外的代码；而波形的占空比受控于PID运算结果。
霍尔输出-->采集ADC-->PID 运算，得到控制偏移量-->TIMER1自动产生PWM波形,占空比受控于PID函数的运算结果-->X,Y电磁铁产生双向磁场，纠正悬磁铁的偏移或倾斜
这样理解对吗？

gzhuli 发表于 2010-6-3 17:51:03

回复【58楼】chongcao
-----------------------------------------------------------------------

是的。

chongcao 发表于 2010-6-3 18:03:12

再次感谢楼主的指导，光自学还是不行的。单片机的控制原理大致搞清楚了，我可以组织电路实验了。
前期我实验了模拟L324的上拉式悬浮，接下来，我看也从M8的上拉式 PID控制实验开始，等到成功了，再实验下推式悬浮。
我实验了，上拉式：下霍尔，上霍尔，双霍尔，加铁心，加辅助磁铁。都通过了，感谢各位大师的知道，特别是楼主大量的帖子的指导。

chongcao 发表于 2010-6-4 16:29:21

回复【55楼】gzhuli 咕唧霖
-----------------------------------------------------------------------

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_29/ourdev_559566.GIF
(原文件名:ZD.GIF)

楼上讲的已经很好了，可惜我对PID 不是很了解，只是想当然理解。
当if(xpos>511) //采集值与平衡值比较
{
PORTD=1<<PD0;//PD0=1

xpos=xpos-511;
xError = 511 - xpos; //计算误差：采集数据和设定的平衡值比较（减法），得出一个差值，通过pid算法后得出控制量输出，就能达到目的。
OCR1A= calcPID(&xPID, xError); //PB1 output
//xPWM = calcPID(&xPID, xError);
//OCR1A= xPWM;//设置PWM输出的占空比
}
else
{
PORTD=0<<PD0;//PD0=0

xError = 511-xpos;
OCR1A=calcPID(&xPID, xError);
//xPWM = calcPID(&xPID, xError);
//OCR1A= xPWM; //设置PWM输出的占空比
}
对于：xpos>511-->xError=2*ZD-xPOS 为什么把误差取在那？？，直接xpos>511-->xError=xpos-511 或 xpos<511-->xError=511-xpos 不行吗？
xError 与 PID函数calcPID(&xPID, xError）的关系，怎样通俗的理解？
那程序是如何产生双极性的PWM波形呢？

chongcao 发表于 2010-6-4 17:08:35

回复【61楼】chongcao
-----------------------------------------------------------------------

似有悟，不知对否？
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_29/ourdev_559578.GIF
(原文件名:ZD.GIF)
T1 T2 期间：PORTD=0<<PD1;//PD1=0
         yError = 511-ypos;
   OCR1B= calcPID(&yPID, yError);
         可以理解为：       偏差愈大，占空比越高；
T3 T4 期间：PORTD=1<<PD1;//PD1=1
   ypos=ypos-511;
         yError = 511 - ypos;
         OCR1B= calcPID(&yPID, yError);
         PWM波形极性没变，但是误差越大，占空比越小，此时起作用的是，PWM波形的低电平，“空”越宽，从而最终加到电磁铁上的波形极性是反转的！

gzhuli 发表于 2010-6-5 16:09:52

回复【62楼】chongcao
-----------------------------------------------------------------------

是的。

chongcao 发表于 2010-6-6 09:24:54

谢谢楼上的指导！
LM324 m8电路，面包板已制作完毕，遗憾的是，下载源程序时，可能是并口下载线制作有问题，烧坏了台式机的并口。好在用笔记本下载通过。以后再做个，USB-ISP 下载线吧。
1.65V，调试很敏感，直接用10K调，太敏感，回头上下加10K电阻试试。
没有接电磁铁，用示波器观察某一组的波形，当1.65V正确时，能够得到设计的波形，且能够随着磁体-霍尔的相对位置的变化而变化，但是如果1.65V偏离太大，控制波形就不是理想设计的了。
霍尔上端没有磁铁时，为什么PD0 PB1仍然有方波输出？
根据示波器波形画出如下波形示意图：

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_29/ourdev_559872.GIF
(原文件名:实验波形动画.GIF)
从中可以看出，上磁铁左--右移动时，PB1的波形“极性”发生了变化（有个界线），占空比也随磁铁的移动变化，与程序的原理相吻合。

gzhuli 发表于 2010-6-6 09:48:15

方波输出肯定有的，哪有1.65V一点不差的？

chongcao 发表于 2010-6-6 10:00:56

噢，大师在线呀！谢谢了，我那实验波形对吗？
理论上，如果1.65V准确就应该是一条线？既然有误差，是不是不必刻意追求1.65V的准确？
1.65V，调试很敏感，直接用10K调，太敏感，回头上下加10K电阻试试。 ---可行否？
把10K 可变电阻接到3.3v试试。
通过实验我还发现，实际的情况与我原来的想象还是有出入的。原以为，上磁铁倾斜才会有霍尔反映的，实际是，上磁铁水平移动到一定距离霍尔才反映的，霍尔检测的主要是上磁铁的水平移动！

gzhuli 发表于 2010-6-6 10:28:30

磁悬浮是一个闭环控制系统，电磁铁控制悬浮磁铁，霍尔检测磁铁位置反馈给控制电路，最终使霍尔输出和中点电压相等，所以其实1.65V并不需要绝对精准，系统能自动调节过来的。
4个电磁铁控制的是悬浮磁铁的水平位置，不能控制倾斜，所以有可能还要加适当的配重物，使悬浮磁铁保持稳定。

chongcao 发表于 2010-6-8 10:06:32

谢谢楼主的指导，我把M8做下推悬浮的程序直接用于上拉式悬浮，程序没改，用了一个通道，功率驱动用了一只场效应管，霍尔检测先放在下端（这种方法最简单，容易理解、调试），悬浮成功。
实验发现，场效应管的输入电容效应还是比较明显的，把方波拉弯了，好在不影响工作。
不知何故，稳定性没有模拟的好，原来实验的模拟电路，可以说一丝不动，放2个小时也没问题，单片机反而不是很理想，原以为会更好。
提高悬距不知从何下手？
提高功放供电电压？增加电磁铁的圈数？用更大更强的悬浮磁铁？

gzhuli 发表于 2010-6-8 11:11:29

原来的程序是控制磁铁水平位置的，上拉式是控制垂直距离的，PID参数需要重新调整才能工作在最佳状态。
由于上拉式是单向的，没有一个中点位置，应该要把I参数也用上，以修正累积误差，否则时间长了累积误差不断增大，就不能悬浮了。

chongcao 发表于 2010-6-8 15:49:01

谢谢大师的指导！
由于有前期制作模拟电路的经验，对单片机的实验，想了半天才想明白其中的原理（没改程序）。但是只是对整个程序工作原理有大致了解，对其中的P、I、D参数还真不明白，不知道他们做何用？
我现在的实验，I 取何值比较合适？程序其他地方还动吗？

chongcao 发表于 2010-6-9 09:42:24

gzhuli 咕唧霖同志，你有：elder60 60岁老头的联系方式吗？我有事情想请教他，一直没他的消息。

gzhuli 发表于 2010-6-9 22:23:46

回复【71楼】chongcao
-----------------------------------------------------------------------

没有啊……

crazy_b-boy 发表于 2010-6-23 20:11:21

好酷我回来了

crazy_b-boy 发表于 2010-6-23 20:35:07

线圈不会热吗

bbi3014 发表于 2010-6-23 20:58:05

狠人啊

czxxn 发表于 2010-6-24 16:37:15

请教！LZ的源程序，其中unsigned int ccc; 是什么意思

//-----------------------------------------------------------------------------
void main(void)
{
unsigned int ZD;
unsigned int ccc;
init_devices();

ZD=511;
// PID Parameter Initialization
xPID.Kp = 4;
xPID.Ki = 0;
xPID.Kd = 30;
xPID.integrationError = 0;
xPID.prevError = 0;
xPID.targetValue = ZD;

yPID.Kp = 4;
yPID.Ki = 0;
yPID.Kd = 30;
yPID.integrationError = 0;
yPID.prevError = 0;
yPID.targetValue = ZD;

while(1)
{

zhihaoa 发表于 2010-7-27 15:23:16

mark

crazy_b-boy 发表于 2010-10-25 12:38:24

一上电就有输出？霍尔高吗？电压不是中间值？线圈还热？511要改吗？

liguang70217 发表于 2010-10-25 13:15:29

上电就有输出,电磁铁不放上的话理论上霍尔无信号，先调节运放输出电压为参考电压的1/2值，线圈温热属正常，511不需要改。

crazy_b-boy 发表于 2010-10-25 16:52:15

回复【79楼】liguang70217
-----------------------------------------------------------------------

谢谢楼主

crazy_b-boy 发表于 2010-10-26 17:18:23

//--------------------------------------------------------------------------
//下推式磁悬浮源程序2009.12.18
//liguang70217
//liguang70217@126.com
//http://liguang70217.blog.hexun.com/
//ICC-AVR application builder : 2009-12-17 17:27:22
// Target : M8
// Crystal: 12.000Mhz
//--------------------------------------------------------------------------
#include <iom8v.h>
#include <macros.h>
#defineN7
#define MAX_PID_OUTPUT    950
#define MAX_INTEGRATION_ERROR 100
#define X_DIRECTION_FLAG       0x01
#define Y_DIRECTION_FLAG       0x02
//--------------------------------------------------------------------------
typedef struct {
int targetValue;
int Kp;
int Ki;
int Kd;
int integrationError;
int prevError;
} PID;

PID xPID,yPID;

unsigned char direction;

unsigned int value_buf_x,value_buf_y;
unsigned char ix=0,iy=0;

unsigned int xpos,ypos;//AD转换后存放采集值
unsigned char HH;

unsigned intxError, yError;
unsigned intxPWM, yPWM;
//--------------------------------------------------------------------------
//------------延时子程序----------------------------------------------------
void delay(unsigned int h)
{
unsigned char j;
while(h--){
   for(j=190;--j;) continue;
      }
}
//--------------------------------------------------------------------------
// PID calculation routine
int calcPID(PID *pid, int error)
{
int output;

if (pid->Ki != 0)
{
pid->integrationError += error;
// Limit the maximum integration error
if (pid->integrationError > MAX_INTEGRATION_ERROR)
{
pid->integrationError = MAX_INTEGRATION_ERROR;
}
else if (pid->integrationError < -MAX_INTEGRATION_ERROR)
{
pid->integrationError = -MAX_INTEGRATION_ERROR;
}
}

output = pid->Kp * error + pid->Ki * pid->integrationError + pid->Kd * (error - pid->prevError);

// Limit the maximum output
if (output > MAX_PID_OUTPUT)
{
output = MAX_PID_OUTPUT;
}
else if (output < -MAX_PID_OUTPUT)
{
output = -MAX_PID_OUTPUT;
}

pid->prevError = error;
return output;
}
//--------------------------------------------------------------------------
void port_init(void)
{
PORTB = 0xff;
DDRB= 0xff;
PORTC = 0x00; //m103 output only
DDRC= 0x00;
PORTD = 0x00;
DDRD= 0xff;
}
//--------------------------------------------------------------------------
//TIMER1 initialize - prescale:1
// WGM: 7) PWM 10bit fast, TOP=0x03FF
// desired value: 2KHz
// actual value: 11.719KHz (82.9%)
void timer1_init(void)
{
TCCR1B = 0x00;//停止定时器
TIMSK |= 0x00;//中断允许
TCNT1H = 0x00;
TCNT1L = 0x00;//初始值
OCR1AH = 0x01;
OCR1AL = 0xFF;//匹配A值
OCR1BH = 0x01;
OCR1BL = 0xFF;//匹配B值
ICR1H= 0xFF;
ICR1L= 0xFF;//输入捕捉匹配值
TCCR1A = 0xA3;
TCCR1B = 0x09;//启动定时器
}
//--------------------------------------------------------------------------
//call this routine to initialize all peripherals
void init_devices(void)
{
//stop errant interrupts until set up
CLI(); //disable all interrupts
MCUCR= 0x00;
MCUCSR = 0x80;//禁止JTAG
GICR = 0x00;

port_init();
timer1_init();

// TIMSK = 0x04; //timer interrupt sources
SEI(); //re-enable interrupts
//all peripherals are now initialized
}
//-----------------------------------------------------------------------------
//ADC采样函数，采样第0通道信号，采样分辨率256
//x为ad端口号
unsigned int get_ad(unsigned char x)
{
union adres{ int y1; unsignedcharadre; }adresult;
unsigned int i;
ADMUX = 0xc0+x;          /*基准AVCC、左对齐、通道7*/
ADCSRA = 0xC3;          /*使能、开启、8分频*/
while(!(ADCSRA & (1 << ADIF))); /*等待*/
adresult.adre=ADCL;          //读取并存储A/D转换结果，A/D转换的结果通过共
adresult.adre=ADCH;          //用体的形式放入了变量y1中
ADCSRA &= ~(1 << ADIF); /*清标志*/
ADCSRA &= ~(1 << ADEN); /*关闭转换*/
return adresult.y1;
}
//--------------------------------------------------------------------------
//滑动平均滤波
unsigned int filter_x(void)
{
unsigned char count;
unsigned longsum=0;
value_buf_x = get_ad(0);
ix=ix+1;
if ( ix == N ) ix = 0;
for ( count=0;count<N;count++)
         sum = sum + value_buf_x;
return (unsigned int)(sum/N);
}
//--------------------------------------------------------------------------
//滑动平均滤波
unsigned int filter_y(void)
{
unsigned char count;
unsigned longsum=0;
value_buf_y = get_ad(1);
iy=iy+1;
if ( iy == N ) iy = 0;
for ( count=0;count<N;count++)
      sum = sum + value_buf_y;
return (unsigned int)(sum/N);
}
//-----------------------------------------------------------------------------
void main(void)
{
unsigned int ZD;
unsigned int ccc;
init_devices();

ZD=511;
// PID Parameter Initialization
xPID.Kp = 4;
xPID.Ki = 0;
xPID.Kd = 30;
xPID.integrationError = 0;
xPID.prevError = 0;
xPID.targetValue = ZD;

yPID.Kp = 4;
yPID.Ki = 0;
yPID.Kd = 30;
yPID.integrationError = 0;
yPID.prevError = 0;
yPID.targetValue = ZD;

while(1)
{
xpos=filter_x();
ypos=filter_y();

if(xpos>ZD)
{
xpos=xpos-ZD;
PORTD|=(1<<0);//CA=1
xError = xPID.targetValue - xpos;
xPWM = calcPID(&xPID, xError);
OCR1A= xPWM;
}
else
{
xpos=ZD-xpos;
PORTD&=~(1<<0); //CA=0
xError = xpos;
xPWM = calcPID(&xPID, xError);
OCR1A= xPWM;
}

if(ypos>ZD)
{
ypos=ypos-ZD;
PORTD|=(1<<1);//CB=1
yError = yPID.targetValue - ypos;
yPWM = calcPID(&yPID, yError);
OCR1B= yPWM;
}
else
{
ypos=ZD-ypos;
PORTD&=~(1<<1); //CB=0
yError = ypos;
yPWM = calcPID(&yPID, yError);
OCR1B= yPWM;
}
}
}

仿造没成功线圈电阻大约多少啊有反馈硬件也不用太精确啊郁闷

crazy_b-boy 发表于 2010-10-26 17:20:06

仿造不成功啊线圈电阻多大啊有反馈硬件不用太苛刻吧郁闷

crazy_b-boy 发表于 2010-10-26 18:49:29

crazy_b-boy 发表于 2010-11-16 14:17:35

我放上上去上面的磁铁一直在抖一会就掉了非常不稳定有时候还转得非常快

liguang70217 发表于 2010-11-18 13:34:03

晶振多大的？我用的是16M，底下的磁铁要和电磁铁平行，电磁铁在上，环形磁铁在下，电磁铁中心部分下半节可以放入半截磁芯，以加强磁力，一般的抖动的原因：一是单片机运行速度不够快，二是电磁铁磁力不够，三是永磁铁和电磁铁的位置偏差较大。

crazy_b-boy 发表于 2010-11-18 17:40:30

12M的晶振 ADCSRA = 0xC3; /*使能、开启、8分频*/这是采样频率吧用手拿着可以感觉到个方向的阻力
xPID.Kp = 4;
xPID.Ki = 0;
xPID.Kd = 30; 参数调的时候我怎么看震荡啊位置的偏差也就是霍尔了洞洞板两个洞之间的距离吧

liguang70217 发表于 2010-11-18 18:28:21

PID参数凭经验而定，但一定要理解到位三个参数的作用，设置就简单了；悬浮磁铁应加配重，如果悬浮磁铁较轻的话同样不稳；我的那个是直径25的。

crazy_b-boy 发表于 2010-11-18 19:49:02

我的是19可能是小了线圈距离有些大

crazy_b-boy 发表于 2010-11-21 19:23:53

熔丝位是1111吧 16M 晶振 PID 不合适他就会一直抖吗？

crazy_b-boy 发表于 2010-11-21 19:28:57

会不会是电阻放大的21倍就很大了 pwm占空比输出就很大啊

ykcxw1972 发表于 2010-11-21 21:28:37

回复【楼主位】liguang70217
-----------------------------------------------------------------------

你好，能给我多指导吗？我是外行，但我相信我能。

ykcxw1972 发表于 2010-11-21 21:33:03

楼主：你好！
我想同你联系，如果可以请给我来电：13064607808，或来个短信，谢谢！

crazy_b-boy 发表于 2010-11-26 15:45:29

为什么我测量线圈两端只有一个方向的电压啊
不是双极性吗？

crazy_b-boy 发表于 2010-11-30 21:33:49

点击此处打开 ourdev_601455HZJE07.jpg(文件大小:1.22M，只有400K以内的图片才能直接显示) (原文件名:20101128322.jpg)

gzhuli 发表于 2010-12-1 09:26:49

回复【94楼】crazy b-boy
-----------------------------------------------------------------------

成功了？

crazy_b-boy 发表于 2010-12-1 20:36:03

回复【95楼】gzhuli 咕唧霖
-----------------------------------------------------------------------

恩
谢谢您

crazy_b-boy 发表于 2010-12-1 20:36:32

http://v.youku.com/v_show/id_XMjI2NjMxMTI4.html 我做的优酷视频

gzhuli 发表于 2010-12-1 21:15:07

很不错呀，能说说最后参数是怎么样的吗？
另外，L298N那么大个散热还要加风扇？应该没这么大功耗的吧？我DIP16的L293D都没上散热片。

pinocchio 发表于 2010-12-2 00:10:20

mark

页: [1] 2

amobbs.com 阿莫电子技术论坛's Archiver

用ATmega8制作的下推式磁悬浮