Moteurs¶

• Fichiers : moteurs.c et moteurs.h

Bienvenue dans ce chapitre qui a pour objectif d'expliquer comment le code de ce projet pilote les moteurs utilisés pour la base roulante.

Quels moteurs ?¶

Nous avons opté pour des moteurs à courant continu (MCC) pour les raisons suivantes :

• Précision suffisante : Avec un asservisement bien calibré, ils répondent parfaitement à nos besoins.
• Bon couple : Ils offrent un couple suffisant pour nos applications.
• Vitesse élevée : Capables d’atteindre de fortes vitesses.
• Consommation modérée : Ils restent peu énergivores en courant, ce qui rend leur usage plus facile.

Contrôle des Moteurs via PWM¶

Initilisation¶

Nous commençons par initialiser les TIMs en mode PWM au début du programme, avant la boucle principale.

void init_moteurs()
{
    // Initialisation des PWMs
    HAL_TIM_PWM_Start(&htim9, TIM_CHANNEL_1);
    HAL_TIM_PWM_Start(&htim9, TIM_CHANNEL_2);
    HAL_TIM_PWM_Start(&htim10, TIM_CHANNEL_1);
    HAL_TIM_PWM_Start(&htim11, TIM_CHANNEL_1);
}

Contrôle individuel¶

Pour contrôler les moteurs, nous utilisons des des Ponts en H avec des PWM (Modulation de Largeur d’Impulsion). Cette méthode permet de :

• Régler la vitesse de chaque moteur de manière précise.
• Contrôler le sens de rotation (avant/arrière).

La fonction controle_moteurs(...) met à jour la commande de tous les moteurs en appelant les fonctions spécifiques controle_moteur_MX(...) pour chaque moteur individuel.

Chaque moteurs à aussi deux pins connecté au pont en H pour permettre de communiquer à celui-ci le sens dans le quel on souhaite que notre moteur tourne.

Implémentation contrôle moteur individuel¶

/*
 * Contrôle du moteur M3
 *
 * @param direction : SENS_AVANT ou SENS_ARRIERE
 * @param vitesse   : Valeur de vitesse (0 à 255, 0 = arrêt, 255 = vitesse maximale)
 *                   Les vitesses négatives sont gérées en amont par la fonction `controle_moteurs(...)`.
 */
void controle_moteur_M3(uint8_t direction, uint8_t vitesse)
{
    // Configuration des pins du pont en H selon la direction
    if (direction == SENS_AVANT)
    {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_14, GPIO_PIN_RESET);  // Pin 14 à 0
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_SET);    // Pin 15 à 1
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim11, TIM_CHANNEL_1, vitesse); // Mise à jour du PWM
    }
    else if (direction == SENS_ARRIERE)
    {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_14, GPIO_PIN_SET);    // Pin 14 à 1
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_RESET);  // Pin 15 à 0
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim11, TIM_CHANNEL_1, vitesse); // Mise à jour du PWM
    }
    else // Arrêt du moteur
    {
        // Arrêt rapide si activé
        if (FAST_STOP_ENABLE)
        {
            HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_14, GPIO_PIN_SET);  // Pin 14 à 1
            HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_SET);  // Pin 15 à 1
            __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim11, TIM_CHANNEL_1, 256); // PWM à 256 (arrêt forcé)
        }
        else // Arrêt normal
        {
            HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_14, GPIO_PIN_RESET); // Pin 14 à 0
            HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_RESET); // Pin 15 à 0
            __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim11, TIM_CHANNEL_1, 0);     // PWM à 0
        }
    }
}

Contrôle de groupe¶

/**
 * Contrôle groupé des moteurs
 *
 * @param commande : Tableau de 4 valeurs (vitesse signée pour chaque moteur)
 *                  - Valeur positive : sens avant, valeur négative : sens arrière
 *                  - 0 : arrêt du moteur
 */
void controle_moteurs(const float commande[4])
{
    // [...]

    // Vérification si la commande pour le moteur M1 a changé
    if (lastCommande[0] != (int16_t)commande[0])
    {
        // Détermination du sens et de la vitesse pour le moteur M1
        if (commande[0] > 0)
            controle_moteur_M1(SENS_AVANT, (uint8_t)commande[0]);  // Sens avant
        else if (commande[0] < 0)
            controle_moteur_M1(SENS_ARRIERE, (uint8_t)(-commande[0])); // Sens arrière
        else
            controle_moteur_M1(STOP, 0); // Arrêt du moteur

        // Mise à jour de la dernière commande pour M1
        lastCommande[0] = (int16_t)commande[0];
    }

    // [...]
    // Répéter pour les autres moteurs (M2, M3, M4) avec leurs index respectifs
}

Configuration des PWM (STM32)¶

Pour configurer les signaux PWM :

1. Ouvrez votre projet dans STM32CubeIDE et accédez au fichier .ioc.
2. Dans l'onglet "Pinout & Configuration", sélectionnez le périphérique de timer que vous souhaitez utiliser (ex: TIM1, TIM2, etc.).
3. Cliquez sur le timer et choisissez "PWM Generation" dans le menu déroulant.
4. Configurez les canaux (CH1, CH2, etc.) en fonction des broches que vous utilisez.
5. Réglez les paramètres :
   • Période (en fonction de la fréquence souhaitée).
   • Résolution (ex: 16 bits).
   • Mode (PWM1 ou PWM2 selon vos besoins).
6. Validez et générez le code.

Configuration des paramètres¶

Choix de l'auto-reload¶

Choix de la fréquence / période¶

La fréquence du signal PWM est déterminée par la formule suivante :

où :

• PSC est la valeur du Prescaler.
• ARR est la valeur de l'auto-reload.

Pour choisir la fréquence, il est important de prendre en compte :

• Les contraintes matérielles (par exemple, la fréquence maximale supportée par vos moteurs ou capteurs).
• La résolution souhaitée pour le signal PWM (par exemple, un intervalle de [0, 255] nécessite un ARR d'au moins 255).
• Les performances globales du système (une fréquence trop élevée peut surcharger le microcontrôleur).

Dans notre cas, nous visons une fréquence de 20 kHz (courante pour le contrôle des moteurs), tout en garantissant une résolution suffisante pour couvrir l'intervalle [0, 255]. Vous devrez donc ajuster PSC et ARR en conséquence.

Déplacements de base¶

Dans le fichier moteurs.c, vous trouverez une partie du code dédiée aux fonctions de base permettant de réaliser les mouvements fondamentaux, tels que les rotations et les translations, pour une base roulante holonome à 4 roues.

Ressources et Références¶

• STM32CubeIDE
  • STM32 PWM Generation Tutorial
• Pont en H
  • Eurobot - Pont en H
  • Fribotte - DrivesPontH
  • Wikipedia - Pont en H
  • Fonctionnement Pont En H