[發(fā)明專利]伺服電機(jī)的位置控制方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210550974.8
• 申請(qǐng)日: 2012-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN103872963A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阮海波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州工業(yè)園區(qū)新宏博通訊科技有限公司
• 主分類號(hào): H02P23/00
• 分類號(hào): H02P23/00
• 代理公司: 蘇州威世朋知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32235
• 代理人: 楊林潔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種伺服電機(jī)的位置控制方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)在交流伺服電機(jī)已經(jīng)被用的越來越多，只要是需要?jiǎng)恿υ矗覍?duì)精度有要求的，一般都可能涉及到伺服電機(jī)。如機(jī)床、印刷設(shè)備、包裝設(shè)備、紡織設(shè)備、激光加工設(shè)備、機(jī)器人、自動(dòng)化生產(chǎn)線等對(duì)工藝精度、加工效率和工作可靠性等要求相對(duì)較高的設(shè)備。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。

為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢(shì)，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。在控制方式上用脈沖串和方向信號(hào)實(shí)現(xiàn)。一般伺服電機(jī)采用三種控制方式：速度控制方式，轉(zhuǎn)矩控制方式，位置控制方式。

轉(zhuǎn)矩控制方式，是通過外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來設(shè)定電機(jī)軸對(duì)外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小。可以通過即時(shí)的改變模擬量的設(shè)定來改變?cè)O(shè)定的力矩大小，也可通過通訊方式改變對(duì)應(yīng)的地址的數(shù)值來實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用主要在對(duì)材質(zhì)的受力有嚴(yán)格要求的纏繞和放卷的裝置中，例如饒線裝置或拉光纖設(shè)備，轉(zhuǎn)矩的設(shè)定要根據(jù)纏繞的半徑的變化隨時(shí)更改以確保材質(zhì)的受力不會(huì)隨著纏繞半徑的變化而改變。

位置控制方式，是通過外部輸入的脈沖的頻率來確定轉(zhuǎn)動(dòng)速度的大小，通過脈沖的個(gè)數(shù)來確定轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，也有些伺服可以通過通訊方式直接對(duì)速度和位移進(jìn)行賦值。由于位置控制方式對(duì)速度和位置都有很嚴(yán)格的控制，所以一般應(yīng)用于定位裝置。如，數(shù)控機(jī)床、印刷機(jī)械等等。

速度控制方式，是通過模擬量的輸入或脈沖的頻率都可以進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制，在有上位控制裝置的外環(huán)PID控制時(shí)速度控制方式也可以進(jìn)行定位，但必須把電機(jī)的位置信號(hào)或直接負(fù)載的位置信號(hào)給上位反饋以做運(yùn)算用。位置控制模式也支持直接負(fù)載外環(huán)檢測(cè)位置信號(hào)，此時(shí)的電機(jī)軸端的編碼器只檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速，位置信號(hào)就由直接的最終負(fù)載端的檢測(cè)裝置來提供了，這樣的優(yōu)點(diǎn)在于可以減少中間傳動(dòng)過程中的誤差，增加了整個(gè)系統(tǒng)的定位精度。

伺服電機(jī)由脈沖信號(hào)來驅(qū)動(dòng)，脈沖的頻率決定了電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，脈沖的個(gè)數(shù)決定了轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，這就需要一個(gè)高精度的脈沖發(fā)生器。目前的控制方式通常采用專用的計(jì)數(shù)器及脈沖發(fā)生器來實(shí)現(xiàn)，但這會(huì)大大提高系統(tǒng)硬件成本。另外也可采用中央處理器模擬軟件技術(shù)控制程序，定時(shí)控制GPIO端口數(shù)據(jù)可編程的脈沖。但該利用軟件方式進(jìn)行計(jì)數(shù)存儲(chǔ)著計(jì)數(shù)進(jìn)度不高的缺陷，無法滿足高精度計(jì)數(shù)的要求，系統(tǒng)的死機(jī)也可能造成無法控制的局面。

有鑒于此，有必要對(duì)現(xiàn)有的伺服電機(jī)的位置控制方法予以改進(jìn)以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可適應(yīng)高精度、高速度計(jì)數(shù)要求，且可降低硬件成本、提高單片機(jī)響應(yīng)速度的伺服電機(jī)的位置控制方法。

為實(shí)現(xiàn)前述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種伺服電機(jī)的位置控制方法，包括如下步驟：

提供與伺服電機(jī)電氣連接的中央處理器和第一定時(shí)器、第二定時(shí)器；

將所述第一定時(shí)器配置成周期計(jì)數(shù)模式，將所述第二定時(shí)器配置成外部事件計(jì)數(shù)器運(yùn)行模式；

啟動(dòng)所述中央處理器、第一定時(shí)器和第二定時(shí)器；

所述第一定時(shí)器運(yùn)行后開始遞增計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到上溢，所述第一定時(shí)器的計(jì)數(shù)器歸零并輸出脈沖信號(hào)至所述伺服電機(jī)和第二定時(shí)器；

所述第二定時(shí)器接收所述第一定時(shí)器所輸出的脈沖信號(hào)并計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到上溢，輸出定時(shí)中斷信號(hào)給中央處理器；

所述中央處理器接收到所述中斷信號(hào)之后進(jìn)入后期處理，并發(fā)出中斷服務(wù)指令至所述第一定時(shí)器和第二定時(shí)器，所述第一定時(shí)器和第二定時(shí)器接收中斷服務(wù)指令停止運(yùn)行。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第二定時(shí)器通過檢查第二定時(shí)器的輸入管腳的輸入邊沿進(jìn)行計(jì)數(shù)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在所述第一定時(shí)器中，所述計(jì)數(shù)值與第一定時(shí)器的比較匹配寄存器中的設(shè)定值進(jìn)行比較；在所述第二定時(shí)器中，所述計(jì)數(shù)值與第二定時(shí)器的比較匹配寄存器中的設(shè)定值進(jìn)行比較。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述中央處理器為32位單片機(jī)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的伺服電機(jī)的位置控制方法適應(yīng)高精度和高速度計(jì)數(shù)要求，通過采用配置周期計(jì)數(shù)模式的第一定時(shí)器和配置外部事件計(jì)數(shù)器運(yùn)行模式的第二定時(shí)器，且由伺服電機(jī)和第二定時(shí)器共同接收第一定時(shí)器的脈沖信號(hào)，使啟動(dòng)運(yùn)行后，直接由第一定時(shí)器和第二定時(shí)器控制伺服電機(jī)，而無需中央處理器參與處理，解放了中央處理器的資源，從而降低了硬件成本，提高了中央處理器的響應(yīng)速度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明具體實(shí)施方式中伺服電機(jī)的位置控制方法的功能框圖。