ODrive项目控制模式详解：从基础到高级应用

ODrive项目控制模式详解：从基础到高级应用

ODrive High performance motor control 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/odr/ODrive

前言

ODrive是一款高性能的开源电机控制器，广泛应用于机器人、CNC机床和各种自动化设备中。本文将全面解析ODrive支持的各种控制模式，帮助开发者根据应用场景选择最适合的控制方式。

1. 位置控制模式

1.1 基础位置控制

ODrive默认采用绝对编码器参考系下的未滤波位置控制模式。这种模式下，控制器会尽最大努力快速到达设定的位置点，适用于对响应速度要求高的场景。

axis.controller.input_pos = 1  # 设置目标位置

1.2 滤波位置控制

当直接使用原始位置设定值可能导致运动不平稳时，可以采用二阶位置滤波器来平滑运动轨迹。滤波器带宽的设置应与命令发送频率相匹配，通常建议设置为命令频率的一半。

axis.controller.config.input_filter_bandwidth = 2.0  # 设置滤波器带宽(Hz)
axis.controller.config.input_mode = INPUT_MODE_POS_FILTER  # 启用位置滤波器

滤波效果示意图：当输入从1000突变到0时，滤波后的响应曲线会变得平滑，避免了机械冲击。

2. 轨迹控制模式

2.1 轨迹控制原理

轨迹控制模式允许电机平滑地加速、匀速和减速运动，相比原始位置控制能实现更柔和的运动曲线。这种模式下可以设置更积极的反馈增益来抵抗干扰，同时保持运动平稳。

轨迹控制参数设置：

odrv0.axis0.trap_traj.config.vel_limit = 10.0  # 最大速度(转/秒)
odrv0.axis0.trap_traj.config.accel_limit = 5.0  # 最大加速度(转/秒²)
odrv0.axis0.trap_traj.config.decel_limit = 5.0  # 最大减速度(转/秒²)
odrv0.axis0.controller.config.inertia = 0.01  # 系统惯量(可选)

2.2 使用建议

1. 安全限制值应比规划值高10%以上，确保控制器有足够的控制余量
2. 惯量参数需要根据实际负载情况进行调整
3. 所有参数值必须为正数

启用轨迹控制：

odrv0.axis0.controller.config.input_mode = INPUT_MODE_TRAP_TRAJ
odrv0.axis0.controller.input_pos = 3.14  # 执行移动到指定位置

3. 循环位置控制

3.1 应用场景

循环位置控制特别适合需要无限连续旋转的应用，如机器人轮子、传送带或挤出机电机。在普通位置模式下，长期运行的input_pos值会变得非常大，导致浮点数精度问题。

3.2 配置方法

odrv0.axis0.controller.config.circular_setpoints = True  # 启用循环位置控制

在此模式下：

• input_pos取值范围为[0,1)，表示电机的一圈
• 超出范围的值会自动回绕
• 使用encoder.pos_circular作为反馈

3.3 扩展循环范围

对于需要更大步进的应用，可以扩展循环范围：

odrv0.axis0.controller.config.circular_setpoints_range = 5  # 设置5圈的循环范围

4. 速度控制模式

4.1 基础速度控制

odrv0.axis0.controller.config.control_mode = CONTROL_MODE_VELOCITY_CONTROL
odrv0.axis0.controller.input_vel = 1.0  # 设置目标速度(转/秒)

4.2 斜坡速度控制

斜坡速度控制可以平滑地改变速度，避免速度突变：

odrv0.axis0.controller.config.vel_ramp_rate = 0.5  # 加速度(转/秒²)
odrv0.axis0.controller.config.input_mode = INPUT_MODE_VEL_RAMP  # 启用斜坡控制

5. 扭矩控制模式

5.1 基本配置

扭矩控制模式允许直接控制电机输出扭矩：

odrv0.axis0.controller.config.control_mode = CONTROL_MODE_TORQUE_CONTROL
odrv0.axis0.motor.config.torque_constant = 8.23 / 150  # 设置扭矩常数(Nm/A)
odrv0.axis0.controller.input_torque = 0.1  # 设置目标扭矩(Nm)

5.2 速度限制器

出于安全考虑，扭矩模式下默认启用了速度限制器。它会根据设定的速度限制和增益来减小电机扭矩。可以通过以下命令完全禁用：

odrv0.axis0.controller.enable_torque_mode_vel_limit = False

总结

ODrive提供了丰富的控制模式，从基本的位置、速度控制到高级的轨迹规划和扭矩控制，可以满足各种应用场景的需求。开发者应根据具体应用特点选择最合适的控制方式，并注意各模式下的参数配置和安全限制，以获得最佳的性能和可靠性。

ODrive High performance motor control 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/odr/ODrive