SimpleFOC ライブラリの応用
お父ちゃん
2024.9.17
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前回までにMakerbase社製 ESP32搭載ブラシレスモータコントローラを用いてSimpleFOCライブラリの基本的学習を済ませました。
SimpleFOCへの理解が深まりましたので、いよいよ応用です。
応用してこそのエンジニアリングです。
目次
おかもち
以前試したブラシレスモータによる おかもちをSimpleFOCライブラリを用いて実施してみました。
ここでは前回の学習と同様にMakerbase社製 コントローラとエンコーダAS5600付きブラシレスモータを用いました。
IMUでモータ動かしたいじゃないですか#SimpleFOC pic.twitter.com/GwoEIdHBEv
— HomeMadeGarbage (@H0meMadeGarbage) September 12, 2024
コントローラの２台目のエンコーダを接続するコネクタにIMUセンサMPU6050を接続してI２C通信させています。
動作
#SimpleFOC でおかもち pic.twitter.com/yDzxkYpKLE
— HomeMadeGarbage (@H0meMadeGarbage) September 12, 2024
ここではSimpleFOCのクローズドループ制御の回転位置制御モードを用いました。
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1 |
motor.controller = MotionControlType::angle; |
IMUによって検出された角度(kalAngle )とモータの角度(エンコーダ値)の差でモータを制御して平衡を保ています。
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1 |
motor.move(kalAngle * PI / 180.0 - sensor.getAngle()); |
SimpleFOCのクローズドループ制御 回転位置制御モードは以下のようなブロック図で構成されます。
指定角度とエンコーダによってセンシングされた角度の差をPID制御によってモータを駆動しています。
実験ではこのPIDを調整しながら動作を楽しみました。
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1 2 3 |
motor.P_angle.P = 15; motor.P_angle.I = 1; motor.P_angle.D = 1; |
このパラメータもう少し追い込めばスムーズなおかもちになるかもしれません。
回転位置のPID調整はESP32をWiFi APモードにしてスマホから調整ました。
この時のライブラリバージョンは以下のとおりです
・ESP32 ver. 2.0.13
・SimpleFOC ver. 2.3.3
参考
SimpleFOCのコーディングには以下を参考にしました。
・Getting to know the SimpleFOClibrary code
・SimpleFOCGenerator ：モータやエンコーダ、動作モードを選択することでコードが自動生成され便利！
姿勢制御モジュール
SimpleFOCによってブラシレスモータを割と自由自在に動かせるようになってきたので、ここではもはやHomeMadeGarbageのシグネチャーテックと言っても過言ではない姿勢制御モジュールを試してみます。
おかもちと同様にIMUセンサによってモータを制御します。
まぁた余計なことを#SimpleFOC pic.twitter.com/Bilrhg6g15
— HomeMadeGarbage (@H0meMadeGarbage) September 12, 2024
動作
SimpleFOCで姿勢制御
モータのスピード足りんわ pic.twitter.com/KnFClqYCKq— HomeMadeGarbage (@H0meMadeGarbage) September 16, 2024
残念ながらモータのスピードが足りず安定倒立は実現できませんでした。
以後 モータを変えて再度チャレンジしたいと思います。
ここではクローズドループのトルク制御モードでモータを駆動しました
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1 |
motor.controller = MotionControlType::torque; |
トルク制御モードは非常にシンプルなループで構成されます。
IMUによる機体の角度と角速度とエンコーダによるモータ回転速度をフィードバックしてトルクを指定して倒立を目指しました。
筐体を変えてみましたが結果は同様でスピードたらず。。
SimpleFOCで姿勢制御
やっぱスピード足りんのでモータ変えないとダメだわ pic.twitter.com/2rO68eSbpV— HomeMadeGarbage (@H0meMadeGarbage) September 16, 2024
モータ動作自体はSimpleFOCによってうまく出来ております。
おわりに
ここではSimpleFOCライブラリを用いて応用を試しました。
実現したい動作にあわせてコーディングし動作を確認することで、私とSimpleFOCとの距離は非常に近くなりブラシレスモータ活用が容易になりました。
姿勢制御モジュールではモータスピードが足りず、またコントローラ自体が大きく負荷となりモータやドライバの変更が必須となりました。
Makerbase社製コントローラではなく自作のドライバで大きめのブラシレスモータ動作をSimpleFOCを用いて動作確認できましたので今後色々なモータやドライバを活用したいと考えております。
自作ドライバで SimpleFOC を楽しむ pic.twitter.com/bq53pFnDp5
— HomeMadeGarbage (@H0meMadeGarbage) September 14, 2024
更なるブラシレスモータの応用を目指して勉強を進めます。
