T-frog Project

> 進藤様
>
> これまでに頂いた情報をまとめると、以下のパラメータになります。
> お試し頂けますでしょうか。
> パラメータが正しければ、ypspur-coordinator を起動した際、無通電時と近い軽さでバックドライブができるはずです。
>
> GAIN_KP, GAIN_KI については、調整して頂く必要があります。
> 質量、慣性モーメントのパラメータについては、実機に合わせて計算して頂くと制御の特性が良くなりますが、動作テストはこのままで問題ないかと思います。
>
> ---------
> VERSION 4.000
> COUNT_REV 30.000 #[Counts/rev] 150*4[逓倍]/20[極]
> VOLT 22.200 #[V]
> CYCLE 0.001 #[s]
> GEAR 300.000 #[in/out] 15*20[極]
> MOTOR_R 1.350 #[ohm] 1.8[ohm-端子間]*(3/4)
> MOTOR_VC 1312.500 #[rpm/V] 1575rpm*20極/24[定格V]
> MOTOR_TC 0.00728 #[Nm/A]
> MOTOR_PHASE 3.000 # 3相ブラシレス
> RADIUS[0] 0.0625 #[m]
> RADIUS[1] 0.0625 #[m]
> TREAD 0.380 #[m]
> CONTROL_CYCLE 0.020 #[s]
> MAX_VEL 0.680 #[m/s]
> MAX_W 1.570 #[rad/s]
> MAX_ACC_V 1.000 #[m/ss]
> MAX_ACC_W 3.140 #
> MAX_CENTRI_ACC 0.980 #[m/ss] 0.1G
> L_C1 0.010
> L_K1 800.000
> L_K2 300.000
> L_K3 200.000
> L_DIST 0.400
>
> TORQUE_MAX 0.009 # [Nm] 2.7[Nm]/300
> TORQUE_LIMIT 0.02 #[Nm] 6.0[Nm]/300
> GAIN_KP 0.0 # PI control parameter Kp 【要再調整】
> GAIN_KI 0.0 # PI control parameter Ki 【要再調整】
> TORQUE_NEWTON 0.0 # [Nm] 【要再調整】
> TORQUE_VISCOS 0.0 # [Nm/(rad/s)] 【要再調整】
> INTEGRAL_MAX 0.1 # [rev]
>
> MASS 10.00000000 #[kg](robot+PC)【要設定（ロボットの質量をkg単位で設定）】
> TORQUE_FINENESS 0.00000100
> MOMENT_INERTIA 0.20000000 #【要設定（ロボットの慣性モーメントを計算して設定）kgm^2】
> MOTOR_M_INERTIA 0.00000010
> TIRE_M_INERTIA 0.00400000 #【要設定（タイヤの慣性モーメントを計算して設定））kgm^2】
> ---------
>
> 慣性モーメント計算の近似式は、下記のURLにありますので、ご参考まで。
> 上記のパラメータには、モータの仕様やTREAD、RADIUSのパラメータ値から想像して計算した値が書いてあります。
> http://www.roboken.iit.tsukuba.ac.jp/platform/wiki/index.php/YP-Spur:%E3%83%91%E3%83%A9%E3%83%A1%E3%83%BC%E3%82%BF%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB#.E3.83.80.E3.82.A4.E3.83.8A.E3.83.9F.E3.82.AF.E3.82.B9.E3.83.91.E3.83.A9.E3.83.A1.E3.83.BC.E3.82.BF.E3.81.AE.E6.B1.BA.E5.AE.9A
>
> ドライバ設計時には想定していなかった仕様のモータのため、色々とお手数をお掛けしておりますが、よろしくお願いいたします。
>
> // Atsushi WATANABE
> // E-mail:
>
>
> 2014年11月7日 16:16 "進藤@三矢" <>:
> > 渡辺 様
> >
> > 進藤です。
> >
> > 対応頂きありがとうございます。
> >
> >> ・エンコーダのパルス数は、モータ1回転あたり、ギヤ出力1回転あたり、のどちらでしょうか？
> > →モータ軸１回転あたりのパルス数です。
> >
> >> ・モータの電気的な極数（何周期の駆動波形を与えるとモータ軸が1回転するか、
> >>もしくは、モータのホール素子出力のモータ軸1回転あたりのパルス数）を教えて下さい。
> >>これは、モータのタイプによりますが、コイルの個数と配線で決まります。
> > →「電気的な極数」とはスロット数の事でしょうか？
> > 回転ロータの「永久磁石」の極数（２の倍数）の事でしょうか？
> >
> > 現在の情報では「極数は20極」で
> > したがって、モータ1回転（減速後は1/15回転）時のホールICのパルスは20×3（U,V,W）=60
> > となるとの事です。
> >
> > 念のため、現在具体的にどこの数か確認中です。
> >
> >> Spur_set_vel( 1.1 );
> >> で、速度を1.1m/sに設定されているようですが、
> >> ギア出力の最大回転数105rpmでタイヤ半径0.0625mですと、最高速度は0.69m/sとなります。
> > →了解しております。
> > 実際の使用時には「Spur_set_vel(n.n)」のnの値を、キー入力により可変となるように
> > しております。（使用方法に問題ありますでしょうか？）
> >
> > 以上、よろしくおねがいします。
> >
> >
> > On Fri, 7 Nov 2014 12:34:31 +0900
> > Atsushi Watanabe <> wrote:
> >
> >> 進藤様
> >>
> >> 渡辺です。
> >> 問題はおそらくパラメータの設定値が誤っているか、エンコーダの分解能が足りないためです。
> >> パラメータ設定のため、モータの仕様について2点、確認させて下さい。
> >>
> >> ・エンコーダのパルス数は、モータ1回転あたり、ギヤ出力1回転あたり、のどちらでしょうか？
> >> ・モータの電気的な極数（何周期の駆動波形を与えるとモータ軸が1回転するか、もしくは、モータのホール素子出力のモータ軸1回転あたりのパルス数）を教えて下さい。これは、モータのタイプによりますが、コイルの個数と配線で決まります。
> >>
> >> この2点が確認できれば、パラメータファイルのモータに関する部分が作成できます。
> >> また、エンコーダ分解能が十分かどうかも確認できます。
> >> （この値を使ってパラメータが設定されていないと、正しく制御できません。）
> >>
> >>
> >> 駆動用のコマンドの中で、
> >> Spur_set_vel( 1.1 );
> >> で、速度を1.1m/sに設定されているようですが、
> >> ギア出力の最大回転数105rpmでタイヤ半径0.0625mですと、最高速度は0.69m/sとなります。
> >> また、
> >> Spur_line_FS( 0.1, 0, 0 );
> >> のコマンドは、ロボットを基準としてx(正面方向)=0.1メートル、y=0メートルの座標を通る、0度方向を向いている直線に従って走行する、という意味です。つまり、今向いている方向真っ直ぐ走り続ける、という意味になります。
> >>
> >>
> >> ご確認よろしくお願いいたします。
> >>
> >> // Atsushi WATANABE
> >> // E-mail:
> >>
> >>
> >> 2014年11月5日 17:47 "進藤@三矢" <>:
> >> > 渡辺様
> >> >
> >> > 進藤です。
> >> >
> >> > ご回答頂きありがとうございます。
> >> >
> >> > 初回メールの情報に誤りが有りました事と
> >> > モータの情報が入手できましたので再度掲載します。
> >> >
> >> > 【モータの仕様】
> >> > ・ギヤードブラシレス３相モーター
> >> > ・駆動電源電圧２４Ｖ
> >> > ・無負荷回転数/無負荷電流値：出力軸で105rpm程度，
> >> > モーター軸1575rpm/0.5A以下
> >> > ・連続駆動トルク：2.7 N・m以下
> >> > ・最大トルク：6.0 N・m
> >> > ・15:1（減速比15）
> >> > ・局数：磁石数が20のため10極(N局数)
> >> > ・端子間抵抗：1.8Ω
> >> >
> >> > 【主なパラメータ設定値】と設定内容の確認
> >> > （２軸ブラシレスモータドライバTF-2MD3-R6 User's Manualの5.1項を参考にしました）
> >> > VERSION 4.00000000
> >> > COUNT_REV 12.00000000 #[Counts/rev]←1/nの0.1設定でcoordinator起動不可
> >> > VOLT 22.20000000 #[V]
> >> > CYCLE 0.00100000 #[s]
> >> > GEAR 150.00000000 #[in/out]←n(極数)倍のため15*10を設定
> >> > MOTOR_R 1.35000000 #[ohm]←3/4*Rのため1.8*(3/4)を設定
> >> > MOTOR_TC 0.134667879 #[Nm/A]
> >> > MOTOR_VC 70.94594595 #[rpm/V]
> >> > MOTOR_PHASE 3.00000000 #blashi less
> >> > RADIUS[0] 0.06250000 #[m]
> >> > RADIUS[1] 0.06250000 #[m]
> >> > TREAD 0.38 #[m]
> >> > CONTROL_CYCLE 0.02000000 #[s]
> >> > MAX_VEL 200.1 #[m/s]
> >> > MAX_W 1.57 #[rad/s]
> >> > MAX_ACC_V 10.20000000 #
> >> > MAX_ACC_W 3.14000000 #
> >> >
> >> > 【駆動コマンド】
> >> > Spur_set_vel( 1.0 );
> >> > Spur_set_accel( 0.1 );
> >> > Spur_set_angvel( M_PI / 2.0 );
> >> > Spur_set_angaccel( M_PI / 2.0 );
> >> > Spur_stop();
> >> > Spur_free();
> >> >
> >> > Spur_set_vel( 1.1 );
> >> > Spur_line_FS( 0.1, 0, 0 ); // 0.1で10cm
> >> >
> >> > 【目標回転速度】
> >> > 125π（タイヤ周長）×105rpm（最高回転数）×60（min）≒2.5[km/ｈ]
> >> >
> >> > 【問題点】
> >> > ・目標回転速度に達していない理由が、
> >> > パラメータ値によるものなのか？
> >> > 動作方法によるものなのか？
> >> > 現行suprファームでの対応の問題なのか？
> >> > 絞りきれません。
> >> >
> >> > 以上の内容で何か判定ができましたら、御教授願います。
> >> >
> >> > よろしくおねがいします。
> >> >
> >> >
> >> >
> >> >
> >> >
> >> > On Tue, 4 Nov 2014 20:04:02 +0900
> >> > Atsushi Watanabe <> wrote:
> >> >
> >> >> 進藤様
> >> >>
> >> >> 渡辺です。
> >> >>
> >> >> モータのエンコーダパルス数についての情報、ありがとうございます。
> >> >> 大変申し訳ないのですが、ご利用のモータはエンコーダの分解能が低いため
> >> >> 現在のTF-2MD3-R6ファームウェアでは制御が難しいようです。
> >> >>
> >> >> T-frogのモータドライバは、ロボットの位置を高精度かつなめらかに、
> >> >> ミリ秒オーダーの応答速度で制御できるように設計しているため、
> >> >> 1ミリ秒周期で、エンコーダの信号から速度を計算して駆動・制御を行います。
> >> >>
> >> >> そのため、主なターゲットのモータとしては、
> >> >> 例えば、最大3000rpmのモータに500パルス程度のエンコーダ
> >> >> （100rpmであれば、1万パルス以上）が付いていることを想定しています。
> >> >>
> >> >>
> >> >> 100rpmで、150パルスのエンコーダですと、
> >> >> 制御周期（1ミリ秒）中のエンコーダカウント数が
> >> >> 最大でも1パルスしか無いため、速度をほとんど検出できず、制御が困難です。
> >> >> （NJM2626は、ホール素子のみで矩形波駆動するため、駆動できます。）
> >> >>
> >> >> エンコーダ分解能の低いモータ用に、ファームウェアを大幅に変更すれば
> >> >> 制御可能になりますが、私の所属がドライバ設計時とは変わっており、
> >> >> あまり時間がとれないため、すぐに対応することができません。
> >> >> もし、ファームウェアの変更をご自身で行う場合には、
> >> >> ソースコードは既に下記のリポジトリで公開していますので、
> >> >> 改変してご利用頂けます。
> >> >> http://t-frog.com/repos/?p=motor-controller.git
> >> >>
> >> >>
> >> >> 大変申し訳ありませんが、よろしくお願いいたします。
> >> >>
> >> >> // Atsushi WATANABE
> >> >> // E-mail:
> >> >>
> >> >> 2014年11月4日 17:16 "進藤@三矢" <>:
> >> >> > 渡辺 様
> >> >> >
> >> >> > 進藤です。
> >> >> >
> >> >> > 下記について実施してみましたので、報告します。
> >> >> >
> >> >> >> 1. カタログ値から事前に与えるパラメータの設定
> >> >> > →以下の設定としました。
> >> >> > ・エンコーダパルス数は150Countsで減速比(15)のため
> >> >> > 150*(1/15)=10としその４逓倍で40としました
> >> >> > ・OTOR_VCは105*15/22.2=70.94594595
> >> >> > ・MOTOR_TCは60/(2π*70.94594595)=0.134667879
> >> >> >
> >> >> > ** xxxx.param *****************************************************
> >> >> > VERSION 4.00000000
> >> >> > COUNT_REV 40.00000000 #[Counts/rev]
> >> >> > VOLT 22.20000000 #[V]
> >> >> > CYCLE 0.00200000 #[s]
> >> >> > GEAR 15.00000000 #[in/out]
> >> >> > MOTOR_R 14.80000000 #[ohm]
> >> >> > MOTOR_TC 0.134667879 #[Nm/A]
> >> >> > MOTOR_VC 70.94594595 #[rpm/V]
> >> >> > MOTOR_PHASE 3.00000000 #blashi less
> >> >> > RADIUS[0] 0.06250000 #[m]
> >> >> > RADIUS[1] 0.06250000 #[m]
> >> >> > TREAD 0.38 #[m]
> >> >> > CONTROL_CYCLE 0.02000000 #[s]
> >> >> > MAX_VEL 10.1 #[m/s]
> >> >> > MAX_W 0.57 #[rad/s]
> >> >> > MAX_ACC_V 1.20000000 #
> >> >> > MAX_ACC_W 3.14000000 #
> >> >> > MAX_CENTRI_ACC 9.80000000 #[G]
> >> >> > L_C1 0.01000000 #
> >> >> > L_K1 0.00000000 #
> >> >> > L_K2 0.00000000 #
> >> >> > L_K3 0.00000000 #
> >> >> > L_DIST 0.40000000 #
> >> >> >
> >> >> > GAIN_KP 0.0 # *PI control parameter Kp
> >> >> > GAIN_KI 0.0 # *PI control parameter Ki
> >> >> > TORQUE_MAX 0.0 # * [Nm]
> >> >> > TORQUE_LIMIT 6.0 #[Nm]
> >> >> > TORQUE_NEWTON 0.0 # * [Nm]
> >> >> > TORQUE_VISCOS 0.00001 # * [Nm/(count/1ms)]
> >> >> > INTEGRAL_MAX 0.0 # * [rev]
> >> >> >
> >> >> > TORQUE_OFFSET 0.00000000 #[Nm]
> >> >> > MASS 0.0250000 #[kg](robot+PC)
> >> >> > TORQUE_FINENESS 0.000005
> >> >> > MOMENT_INERTIA 0.05476133
> >> >> > MOTOR_M_INERTIA 0
> >> >> > TIRE_M_INERTIA 0.04321800
> >> >> > *******************************************************************
> >> >> >>
> >> >> >> 2. 摩擦補償パラメータの調整
> >> >> >> 2.1 ypspur-coordinator を立ち上げた状態で、ypspur-free コマンドを実行
> >> >> > →プログラムでSpur_free();関数を実行（フリーモード）させました。
> >> >> >
> >> >> >> （摩擦補償のみを行うモードに入ります。）
> >> >> >> 2.2 TORQUE_NEWTON（クーロン摩擦力項）を少しずつ大きくしながらタイヤを手で回転させて、軽く回転するように調整
> >> >> > →値を0.1〜900とかにしてみても軽く回転するようにならない
> >> >> >
> >> >> >> 2.3 同様にTORQUE_VISCOS（粘性摩擦項）を少しずつ大きくして調整
> >> >> > →値を0.1〜900とかにしてみても軽く回転するようにならない
> >> >> >>
> >> >> >> ※バックドライブが全くできず、手でタイヤを回そうとしたときに、エンコーダのパルスが1つも発生しないモータではこの方法は困難です。
> >> >> >> その場合には新しい方法を考える必要があります。
> >> >> > →重いがバックドライブ（手回し）するとパルスは出ている。
> >> >> >>
> >> >> >> 3. PI制御ゲインの調整
> >> >> >> 3.1 ypspur-coordinator を立ち上げてサーボがかかっている状態にする
> >> >> > →「サーボがかかっている状態」手回しして重く回る状態で良いでしょうか？
> >> >> >> 3.2 作成したプログラム等で、適当な走行指令を出す
> >> >> >> 3.3 GAIN_KIを0にし、GAIN_KPを発振しない範囲で大きくする
> >> >> > →上記、パラメータでは回らなかった。TORQUE_MAXに0.1をいれたら回った
> >> >> > 「発振」といわれる音がまったくしないので0.1から1200ぐらいまで
> >> >> > 数値を大きくしたが目標の回転スピードにはならない（回転速度上がらず）
> >> >> > 50として起動し、Spur_set_vel()で0.01から数値を上げて
> >> >> > ドライブすると加速はできている
> >> >> >> 3.4 GAIN_KIを発振しない範囲で大きくする
> >> >> > →「発振」といわれる音がまったくしないので0.1から1200ぐらいまで
> >> >> > 数値を大きくしたが目標の回転スピードにはならない（回転速度上がらず）
> >> >> >
> >> >> > 以上が状況です。
> >> >> >
> >> >> > ちなみ、「PWM型三相DCブラシレスモータ制御IC(NJM2626)」（新日本無線）ドライバにて
> >> >> > ソフトなしでモータのみ単純駆動をしたところ、目標スピードで
> >> >> > 回る事が確認できました。
> >> >> >
> >> >> > 「yp-spur」と上記IC（制御IC）との単純な動作の違いが有り
> >> >> > ・モータ無通電時は双方とも手で軽く回る（ギア抵抗分の重さ？）が
> >> >> > 通電により制御ICは正転方向（スイッチにより指定）に軽く回り、逆方向に重い
> >> >> > 状態となるが、yp-spurは両方向とも重くなる（フリーモード時も同様）
> >> >> >
> >> >> > この違いは、yp-spurで回転速度が上がらない事と関連するとは思えませんが
> >> >> > 報告しておきます。
> >> >> >
> >> >> > 以上、宜しくお願いします。
> >> >> >
> >> >> >
> >> >> >
> >> >
> >> >
> >> >
> >
> > いつもお世話になっております。三矢研究所の進藤です。
> >
> > 以上、よろしくお願い致します。
> > *********************************************
> > 株式会社三矢研究所　技術部　 進藤　裕
> > Yutaka Shindo []
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> > 〒215-0021 神奈川県川崎市麻生区上麻生6-31-18
> > TEL [Telephone number removed] FAX新 [Telephone number removed](旧使用不可987-5938)
> > Home Page http://www.mitsuya-lab.co.jp
> > *********************************************
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> >