sadr0b0t
commented
7 years ago Так, вычисления выше не корректны - вычисления для порогов шагов по таймеру вычисляются не верно.
При частоте таймера 200 микросекунд мотор может сделать шаг реально в любой из тиков, т.е. шаг потенциально может случаться через каждые 200 микросекунд. Главное, чтобы между новым шагом и предыдущим уместилось как минимум 3 тика таймера.
Но на проявление указанной погрешности это не влияет, ошибка в некоторых случаях будет появляться все равно.
Сейчас при настройках мотора задаётся минимальная задержка между двумя шагами. Она может зависеть от аппаратных свойств мотора или драйвера: например, если делать шаг каждые 1000 микросекунд, то мотор вращается нормально, а если каждые 500 микросекунд, мотор начнет вращаться нестабильно, пропускать шаги, с еще меньшей задержкой вообще не будет вращаться.
Этот параметр определяет максимальную скорость вращения мотора: при выполнении шагов с минимальной задержкой мотор вращается с максимальной скоростью.
Алгоритм шагания мотором учитывает это значение и программно не разрашает мотору вращаться быстрее указанной скорости (те. задавать задержку между шагами меньше, чем указана при его создании).
Проблема в текущей реализации алгоритма заключается в том, что он не учитывает погрешность реальной задержки между шагами, которая появляется из-за дискретной частоты таймера.
Например, у нас есть мотор с минимальной задержкой 1000 микросекунд (1 миллисекунда), который мы запустили с максимальной скоростью.
В идеальной ситуации (если бы могли отсылать ипульсы мотору не по таймеру, а в точно установленное время без допустимых погрешностей) он должен делать шаги каждые 1000 микросекунд:
Теперь, если мы включаем рабочий таймер с периодом 200 микросекунд, то любой мотор может потенциально шагать на порогах через
каждые 200*3=600 микросекунд (каждый шаг занимает минимум 3 тика таймера - по реализации алгоритма)(через каждые 200 микросекунд: минимум 3 тика на шаг - правда, но отсчет 3х тиков с любого тика исходного периода - см коменты ниже):1й шаг мотор сделает на пороге 600 микросекунд от начала вращения, 2й шаг - 1800 3й шаг - ровно 3000 (в этом месте реальный тайминг совпадает с идеальным) 4й шаг - 3600
Итого, задержка между 1м и 2м шагами - 1800-600=1200 микросекунд (ок) 2м и 3м шагами - 3000-1800=1200 микросекунд (ок) 3м и 4м шагами - 3600-3000=600 микросекунд (НЕ ОК - реальная вычисленная задержка меньше допустимой аппаратной на 1000-600=400 микросекунд).
В итоге видим, что в некоторых случаях реальная задержка между шагами получается неизбежно меньше минимально допустимой аппаратной. Это будет получаться всегда как минимум в тех случаях, когда мотор вращается с максимальной скоростью и реальное время очередного шага выпало на его "идеальный" вариант.
Если увеличить частоту таймера, то величину ошибки можно уменьшить. Например, если возьмем таймер с частотой 100 микросекунд, пороги для шагов будут каждые 100*3=300 микросекунд. Если на шаге n реальное время шага совпало с "идеальным", следующий шаг n+1 будет сделан через 900 микросекунд, т.е. за 100 микросекунд до "идельного" времени для этого шага. Выход за предел аппаратных характеристик мотора уже не так велик, как для частоты 200 микросекунд, но все равно остается.
Очевидно, что проблема алгоритмическая. Для ее решения при расчете минимальной задержки между шагами нужно учитывать не только аппаратные свойства мотора, но и частоту, на которой работает таймер. Судя по всему, реальную скорость мотора придется еще немного ограничить так, чтобы вычисляемая реальная задержка между шагами всегда была больше или равна минимальной аппаратной.