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文件目录说明

上手指南

安装步骤

简要示例

开发指南

执行器控制原理

伺服三环控制

由于计算机控制是一种采样控制，它只能根据采样时刻的偏差计算控制量，而不能像模拟控制那样连续输出控制量，进行连续控制。由于这一特点，$PID$ 控制器中的积分项和微分项不能直接使用，必须进行离散化处理。离散化处理的方法为：以 $T$ 作为采样周期，$k$ 作为采样序号，则离散采样时间 $kT$ 对应着连续时间 $t$​，用矩形法数值积分近似代替积分，用一阶后向差分近似代替微分，可作如下近似变换：

$$t \approx kT \left(k = 0, 1, 2, \dots \right) \tag{1}$$

$$\int e(t) dt \approx T \sum_{j = 0}^{k} e(jT) = T \sum_{j = 0}^{k} e_{j} \tag{2}$$

$$\frac{d}{dt} e(t) \approx \frac{e(kT) - e[(k - 1) T]}{T} = \frac{e_{k} - e_{k - 1}}{T} \tag{3}$$

上式中，为了表达方便，将类似于 $e(jT)$ 简化成 $e_{j}$​ 等。

位置控制

$$e_{j} = q_{d_{j}} - q_{j}$$

$$\dot{e}_{j} = K_{p}^{pos} e_{j} G_{\theta} - \dot{q}_{j} G_{\omega}$$

$$I_{q_{set_{j}}} = K_{p}^{vel} \dot{e}_{j} + T K_{i}^{vel} \sum_{j = 0}^{k} \dot{e}_{j}$$

速度控制

$$\dot{e}_{j} = \dot{q}_{d_{j}} - \dot{q}_{j} G_{\omega}$$

$$I_{q_{set_{j}}} = K_{p}^{vel} \dot{e}_{j} + T K_{i}^{vel} \sum_{j = 0}^{k} \dot{e}_{j}$$

电流控制

理想情况下，用户给定 $I_{q}$ 值后 FSA 将会瞬间输出最大为 $\tau = K_{t} I_{q}$ 的力矩，此处的 $K_{t}$​ 为电流力矩系数，执行器出厂后 $K_{t}$ 值即确定。

Tips：

只有在执行器堵转的情况下才能输出 $\tau = K_{t} I_{q}$ 的力矩。

PD 控制

$$e_{j} = q_{d_{j}} - q_{j}$$

$$\tau_{j} = K_{p}^{pd} e_{j} + K_{d}^{pd} \left(0 - \dot{q}_{j} \right)$$

符号表

API 介绍

通信

配置

控制

使能/失能

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// Cpp

// Declaration

// Enable
int Actuator::enable_set(char *ip);

// Disable
int Actuator::disable_set(char *ip);

// Example
enable_set("192.168.137.101"); // 执行器使能
disable_set("192.168.137.101"); // 执行器失能

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# Python

# Declaration

# Enable
def set_enable(server_ip)

# Disable
def set_disable(server_ip)

# Example
fi_fsa.set_enable("192.168.137.101") # 执行器使能
fi_fsa.set_disable("192.168.137.101") # 执行器失能

设置工作模式

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// Cpp

// Declaration
int Actuator::set_mode_of_operation(char *ip, uint8_t mode);

class FsaModeOfOperation {
public:
	int NONE = 0;
	int CURRENT_CLOSE_LOOP_CONTROL = 4;
	int VELOCITY_CONTROL = 3;
	int POSITION_CONTROL = 1;
	int TRAPEZOIDAL_CONTROL = 5;
};

// Example
FsaModeOfOperation modeOfOper;
set_mode_of_operation("192.168.137.101", modeOfOper.VELOCITY_CONTROL);

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# Python

# Declaration
def set_mode_of_operation(server_ip, mode_of_operation)

class FSAModeOfOperation:
    NONE = 0
    TORQUE_CONTROL = 6
    CURRENT_CONTROL = 4
    VELOCITY_CONTROL = 3
    POSITION_CONTROL = 1
    CURRENT_CLOSE_LOOP_CONTROL = 4
    POSITION_CONTROL_PD = 7

# Example
fi_fsa.set_mode_of_operation("192.168.137.101", fi_fsa.FSAModeOfOperation.VELOCITY_CONTROL)

发送控制指令

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// Cpp

// Declaration

// Position Control
int Actuator::set_position_control(char *ip, double pos, double vel, double acc);

// Velocity Control
int Actuator::set_velocity_control(char *ip, double vel, double cur_ff);

// Current Control
int Actuator::set_current_control(char *ip, double current_val);

// PD Control
// Tips: PD 控制属于位置控制的一种，所以此处依然调用 set_position_control 函数以设定目标位置
int Actuator::set_position_control(char *ip, double pos, double vel, double acc);

// Example
set_position_control("192.168.137.101", 90, 0, 0); // 执行器输出轴逆时针旋转 90 度
set_velocity_control("192.168.137.101", 90, 0); // 执行器输出轴以 90 度每秒的速度逆时针旋转
set_current_control("192.168.137.101", 1); // 执行器输出轴在堵转时 Q 轴电流为 1 安培

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# Python

# Declaration

# Position Control
def set_position_control(server_ip, position, velocity_ff=0.0, current_ff=0.0)

# Velocity Control
def set_velocity_control(server_ip, velocity, current_ff=0.0)

# Current Control
def set_current_control(server_ip, current)

# PD Control
# Tips: PD 控制属于位置控制的一种，所以此处依然调用 set_position_control 函数以设定目标位置
def set_position_control(server_ip, position, velocity_ff=0.0, current_ff=0.0)

# Example
fi_fsa.set_position_control("192.168.137.101", 90, 0, 0) # 执行器输出轴逆时针旋转 90 度
fi_fsa.set_velocity_control("192.168.137.101", 90, 0) # 执行器输出轴以 90 度每秒的速度逆时针旋转
fi_fsa.set_current_control("192.168.137.101", 1) # 执行器输出轴在堵转时 Q 轴电流为 1 安培

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