程式控制架構

在控制平台主程式方面分成兩個區段：命令的產生、平台控制迴路及馬 達命令方式，如圖 2-17所示，而每一個區段內又可分成幾個區塊，將依序 介紹各個區塊的程式片段。

圖 2-17 主程式流程

2.4.1 命令產生流程

在命令產生的區段，如圖 2-18所示，分成參數的設定(parameter)、速度 的規劃(velocity schedule)、產生位置命令(position generator)。

圖 2-18 命令產生流程

由於全方位移動平台可以任意方向直線及自旋，所以必須決定平台的起 點與終點於直角座標上的座標位置及行進時所需旋轉的角度；而在速度規劃 方面則要決定平台的速度與加速度，若加速度為零時，則平台命令為步階；

加速不為零時，則平台會依所給予的加速度及速度作梯形速度規劃。

平台行駛於速度規劃的用意為使平台運動軌跡更為平滑(smooth)，除了 可以減少對於機構的傷害之外，也可減少因運動慣性所產生的輪子打滑現 象。

梯形速度規劃示意圖如圖 2-19所示，梯形速度規劃已知的條件為：最大 速度(Vmax)、最大角速度(_φma 、加速度(A)、距離(d)與角位移(

x

• ) φ )，由以上條

件可以得到以下方程式：

T A A or

T_a V^max _a ^max

•

=

= φ

( 2-9 )

加速及減速時所走的距離d_a =T_a×Vmax ( 2-10 ) 行駛於最大速度時所需時間T₂ =(d−d_a)/A ( 2-11 ) T =T₂ +2×T_a ( 2-12 )

V

T

T

圖 2-19 梯形速度規劃

2.4.2 平台控制迴路

解耦合(decoupled)與逆轉換(inverse)、感測融合四部份，如圖 2-20所示。平

Fusion System

Kalman Filter 命令，以 2.5V作為基準；在回授馬達的pulse數則是由馬達輸出A、B相的訊號，

由外部QEP將訊號計數，以並列訊號方式傳回給DSP做運算。

圖 2-21 集中式控制硬體架構 2、網路式控制

圖 2-22為網路式的控制架構，平台由DSP的SCI介面與馬達發送及接收 命令，各個馬達以串接的方式相聯接，不過受限於傳輸率的影響，將傳輸所 需花費的時間由示波器量得如圖 2-23所示，平台傳送四軸命令與接收四軸 命令於傳輸率19200 bps需 40ms，於 9600 bps需 80 ms，為了預防整體平台 傳輸資料量不定，因此選擇取樣時間如表 2-2 所示，為於不同鮑率的情控下 控制平台所需花費的傳輸時間。若所選擇的取樣週期小於傳輸所需花費的時 間，則會使得平台傳送給馬達命令會來不及接收，回授訊號也來不及接收，

整體平台就無法移動，因此RS-232 的取樣週期受限於傳輸率的影響。

圖 2-22 網路式控制硬體架構

(a) 19200 bps (b) 9600 bps 圖 2-23 量測 RS-232 傳輸所需時間圖

表 2-2 RS-232 實驗中不同傳輸率所需時間 (單位: ms) RS-232 9600 bps 19200 bps Transmission time 80 40

Sampling time 100 50

由集中式與網路式的架構中，可以看出由網路式的架構控制形式接線較為 簡略，而集中式則需要較多的周邊元件，因此存在些許的偏壓，導致輸出電壓 會有飄動現象；不過集中式的控制方式較為直接，不受傳輸時間的影響，因此 取樣周期大約為2 ms。在3.3節中，將針對集中式與網路式的實驗結果與分析。