電子工程系車用電子與資訊組
教學(4)
移動控制
吳錫修
February 11, 2018
直流馬達方向與速度控制原理、mBot移動控制指令、
前後移動控制應用、轉彎角度控制應用、轉彎行進控
制應用
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 安培右手定則
 用右手握住通電螺線管,四指指向電流方向,則大拇指端是磁場N極
直流馬達原理
2 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
電流方向
磁場方向
NS
同性相斥,異性相吸
運動貫性,轉子繼續轉動
同性相斥,異性相吸
電流反向
運動貫性,轉子繼續轉動
電流反向
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 CPU散熱風扇
 USB風扇
 遙控車
 四軸飛行器
生活科技應用實例
3 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
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直流馬達
齒輪箱
(減速&轉向)
 減速直流馬達
 額定電壓:直流6V
 空載轉速:200RPM (revolutions per minute)±10%
 齒輪比1:48
 降低速度、增加扭力
mBot直流馬達模組 1/2
4 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
齒輪箱內部結構
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 預設左側馬達連接到mCore馬達連接埠1,右側馬達連接到mCore
馬達連接埠2
mBot直流馬達模組 2/2
5 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
右側
左側
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 正轉
 反轉
直流馬達正反轉控制原理
6 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
VDD
OUT1 OUT2
IN1 (L) IN2 (H)
M
VDD
OUT1 OUT2
IN1 (H) IN2 (L)
M
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 使用1KHz PWM (pulse width modulation) 調整DC馬達速度,但
無法精準控制轉速
直流馬達速度控制原理
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最高速
靜止
低速
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 mBot輸子直徑6.5cm,輪子轉⼀圏6.5*3.14=20.41cm
 左右馬達同步控制指令
 左轉、右轉為原地旋轉方式
 mBot靜止時,需要較大啟動力矩,無法直接低速前進,可先以高速
啟動後再降速
速度及方向控制 1/5
8 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
正轉最高速
靜止
反轉最高速
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 左右馬達個別控制指令
 mCore馬達連接埠1接左側馬達,馬達連接埠2接右側馬達
 控制指令
速度及方向控制 2/5
9 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
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 前進:左右馬達轉速相同且大於0
等同
 後退:左右馬達轉速相同且小於0
等同
 停止:左右馬達轉速同時為0
等同
速度及方向控制 3/5
10 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
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 行進間右轉:左側馬達轉速>右側馬達轉速
 以右輪為支點右轉
 以左輪為支點右轉
 原地右旋轉
速度及方向控制 4/5
11 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
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 行進間左轉:左側馬達轉速<右側馬達轉速
 以左輪為支點左轉
 以右輪為支點左轉
 原地左旋轉
速度及方向控制 5/5
12 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
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 功能要求
 按下按鈕後,mBot以75速度前進2秒,停止0.5秒後再以150速度後退1
秒,之後停止
 觀察車子移動情形
 車子保持直線前進嗎? 為什麼?
 車子有回到原點嗎? 為什麼?
Lab 前後移動控制練習 1/3
13 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
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 程式流程
Lab 前後移動控制練習 2/3
14 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
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 參考程式
Lab 前後移動控制練習 3/3
15 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
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 功能要求
 按下按鈕後,mBot速度由50開始,每0.4秒加速20至250,持續1秒後,
每0.4秒減速20至50,之後停止
Lab 直線加減速控制練習 1/3
16 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
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 程式流程
Lab 直線加減速控制練習 2/3
17 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
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 參考程式
 建立speed變數
Lab 直線加減速控制練習 3/3
18 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
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 功能要求
 按下按鈕後,讓mBot以100速度繞正方形路徑⼀圈
 注意事項:需要測試並調整等待 (delay) 時間以控制旋轉角度
Lab 轉彎角度控制練習 1/3
19 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
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 程式流程
Lab 轉彎角度控制練習 2/3
20 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
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 參考程式
Lab 轉彎角度控制練習 3/3
21 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
須調校延遲時間
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 功能要求
 按下按鈕後,讓mBot順時針繞圓圏行進
Lab 轉彎角度控制練習II 1/3
22 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
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 程式流程
Lab 轉彎角度控制練習II 2/3
23 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
開始
設左馬達速度
設右馬達速度
按下按鈕
是
否
重覆執行
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 參考程式
 左右馬達速度差愈大,繞圏半徑愈小
Lab 轉彎角度控制練習II 3/3
24 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
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 功能要求
 按下按鈕後,利用左右馬達速度差方式讓mBot以S形前進
Lab轉彎行進控制練習 1/3
25 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
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 程式流程
Lab 轉彎行進控制練習 2/3
26 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
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 參考程式
 左右馬達速度差愈大,S型彎度愈大
Lab 轉彎行進控制練習 3/3
27 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
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 直流馬達正轉、反轉原理
 直流馬達速度控制原理
 mBot馬達控制指令
復習
28 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.

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