[發(fā)明專利]一種步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210422712.3
• 申請日: 2012-10-30
• 公開（公告）號: CN102904512A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 祝連慶;郭陽寬;那云虓;董明利;王君;婁小平;孟曉辰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京信息科技大學(xué)
• 主分類號: H02P8/14
• 分類號: H02P8/14;H02P8/32;H02P8/04
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11369
• 代理人: 賀持緩

1.一種步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

控制器，用于產(chǎn)生對兩相混合式步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制的控制指令；

數(shù)字信號處理模塊，與所述控制器相連接，用于接收所述控制指令，將所述控制指令轉(zhuǎn)化為所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，由所述運(yùn)行參數(shù)控制產(chǎn)生的脈沖信號符合指數(shù)型加減速曲線，所述運(yùn)行參數(shù)包括所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)以及所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的最大速度；

電機(jī)驅(qū)動模塊，與所述數(shù)字信號處理模塊相連接，用于將所述脈沖信號進(jìn)行功率放大，根據(jù)放大后的所述脈沖信號驅(qū)動所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)以所述旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)圈數(shù)、最大速度從起始位置運(yùn)行到終點位置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，

所述電機(jī)驅(qū)動模塊根據(jù)所述脈沖信號控制所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)從所述起始位置到所述第一位置進(jìn)行加速運(yùn)動，從所述第一位置到所述第二位置進(jìn)行勻速運(yùn)動，從所述第二位置到所述終點位置進(jìn)行減速運(yùn)動。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)包括第一旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和第二旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，所述數(shù)字信號處理模塊還包括：

第一計算單元，用于根據(jù)所述最大速度將所述指數(shù)型加減速曲線對應(yīng)的加速運(yùn)動階段對應(yīng)的加速段等分為第一個數(shù)的子段，計算所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)在每一子段對應(yīng)的第一旋轉(zhuǎn)圈數(shù)；

第二計算單元，用于根據(jù)所述最大速度將所述指數(shù)型加減速曲線對應(yīng)的減速運(yùn)動階段對應(yīng)的減速段等分為第二個數(shù)的子段，計算所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)在每一子段對應(yīng)的第二旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，

所述數(shù)字信號處理模塊還用于根據(jù)所述第一旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和所述第二旋轉(zhuǎn)圈數(shù)控制設(shè)置在所述數(shù)字信號處理模塊中的第一定時器的周期中斷，從而控制所述脈沖信號的頻率，實現(xiàn)對所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的加減速控制。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括：

光電編碼器，用于在所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動時產(chǎn)生兩路正交編碼脈沖信號；

正交編碼電路，用于對所述兩路正交編碼脈沖信號進(jìn)行上升沿和下降沿計數(shù)，并且在每個上升沿和下降沿產(chǎn)生一個時鐘脈沖為設(shè)置在所述數(shù)字信號處理模塊中的第二定時器提供時鐘信號，使得所述數(shù)字信號處理模塊根據(jù)所述時鐘信號獲取所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動的位移和速度信息，與所述控制器發(fā)送的所述控制指令進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)當(dāng)前執(zhí)行的動作。

6.一種步進(jìn)電機(jī)的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

通過控制器產(chǎn)生對兩相混合式步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制的控制指令；

通過數(shù)字信號處理模塊接收所述控制指令，將所述控制指令轉(zhuǎn)化為所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，由所述運(yùn)行參數(shù)控制產(chǎn)生的脈沖信號符合指數(shù)型加減曲線，所述運(yùn)行參數(shù)包括所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)以及所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的最大速度；

通過電機(jī)驅(qū)動模塊將所述脈沖信號進(jìn)行功率放大，根據(jù)放大后的所述脈沖信號驅(qū)動所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)以所述旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)圈數(shù)、最大速度從起始位置運(yùn)行到終點位置。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述脈沖信號控制所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)從所述起始位置到所述第一位置進(jìn)行加速運(yùn)動，從所述第一位置到所述第二位置進(jìn)行勻速運(yùn)動，從所述第二位置到所述終點位置進(jìn)行減速運(yùn)動。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

所述數(shù)字信號處理模塊根據(jù)所述最大速度將加速運(yùn)動階段對應(yīng)的加速段等分為第一個數(shù)的子段，計算所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)在每一子段對應(yīng)的第一旋轉(zhuǎn)圈數(shù)；

所述數(shù)字信號處理模塊根據(jù)所述最大速度將減速運(yùn)動階段對應(yīng)的減速段等分為第二個數(shù)的子段，計算所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)在每一子段對應(yīng)的第二旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述運(yùn)行參數(shù)采用指數(shù)型加減曲線產(chǎn)生脈沖信號的步驟包括：

數(shù)字信號處理模塊根據(jù)所述第一旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和所述第二旋轉(zhuǎn)圈數(shù)控制設(shè)置在所述數(shù)字信號處理模塊中的第一定時器的周期中斷，從而控制所述脈沖信號的頻率，實現(xiàn)對所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的加減速控制。

10.根據(jù)權(quán)利要求6～9任一所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

通過光電編碼器在所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動時產(chǎn)生兩路正交編碼脈沖信號；

通過正交編碼電路對所述兩路正交編碼脈沖信號進(jìn)行上升沿和下降沿計數(shù)，并且在每個上升沿和下降沿產(chǎn)生一個時鐘脈沖為設(shè)置在所述數(shù)字信號處理模塊中的計時器提供時鐘信號，使得所述數(shù)字信號處理模塊根據(jù)所述時鐘信號獲取所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動的位移和速度信息，與所述控制器發(fā)送的所述控制指令進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)當(dāng)前執(zhí)行的動作。