[發明專利]智能信息共享導向標識柱控制系統

有效

• 申請號: 201810565108.3
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN108762151B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 廖曉波;唐明;周軍;張飛;吳元偉;陳春梅;胡慧;楊東;陽慧
• 申請（專利權）人: 綿陽逢研科技有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 綿陽山之南專利代理事務所(普通合伙) 51288
• 代理人: 沈強

1.智能信息共享導向標識柱控制系統，其特征在于，包括中央控制器、與中央控制器通過CAN總線連接的電機驅動控制器；

所述中央控制器包括第一MCU控制單元、電源管理模塊、藍牙無線通信模塊、2.4G無線通信模塊、4G無線通信模塊、CAN總線接口模塊、Flash存儲模塊、撥碼開關、RS232串行總線模塊；所述電源管理模塊、CAN總線接口模塊、Flash存儲模塊和RS232串行總線模塊與第一MCU控制單元連接；所述藍牙無線通信模塊、2.4G無線通信模塊和4G無線通信模塊與第一MCU控制單元相連；所述撥碼開關通過I/O口與第一MCU控制單元相連；

所述電機驅動控制器包括與第一MCU控制單元連接的第二MCU控制單元、電源管理模塊、CAN總線通信模塊、電機模塊、撥碼開關、光電限位感應器；所述電源管理模塊、CAN總線通信模塊與第二MCU控制單元相連；所述電機模塊通過I/O口與第二MCU控制單元連接；所述撥碼開關通過I/O口與第二MCU控制單元相連；所述光電限位感應器通過光耦隔離后與第二MCU控制單元連接；

所述電機驅動控制器可通過CAN總線串聯，由撥碼開關進行編號；

由CAN總線構成一個局部網絡，并由中央控制器發布指令，各電機驅動控制器實現電機運動并反饋；

電機采用包括如下步驟的方法進行控制：

(1)S曲線算法的脈沖頻率表達形式

假設電機加減速的需要的開始脈沖頻率和結束脈沖頻率相等，并且為f₀；需要達到的最大脈沖頻率為f_Max，此時的加速度為頻加速度α_f，允許的最大值為α_m，T₁～T₅分別為第一至第五階段的用時時間；

在0～T₁時間內，f-t曲線為一二次多項式，設如下計算式(1)：

f＝mt²+nt+k (1)，

式(1)中，m,n,k分別為待定系數；

頻加速度為脈沖頻率關于時間的導數，則有計算式(2)：

α_f＝2mt+n (2)；

取f-t曲線中點(0,f₀)和點取α_f-t曲線中點(0,0)和點(T₁,α_m)帶入公式(1)和公式(2)，得：

將α_f-t曲線中點(T₁,α_m)和m,n帶入公式(2)，有公式(3)：

則由公式(4)：

故在0～T₁時間內，f-t函數如下式(5)：

采用前述類似推導過程，得到不同時間點PWM輸出的脈沖頻率值計算公式(6)：

2)加減速曲線的實現

嵌入式伺服電機控制系統加減速曲線的實現主要依靠芯片輸出PWM脈沖，在嵌入式系統中，PWM的輸出由定時器控制，假設芯片時鐘頻率為f_MCU，定時器自動重裝載的值為arr和時鐘預分頻值為psc，則PWM的輸出脈沖頻率f_PWM如下式(7)：

2.1)初始化參數配置

根據實際允許的電機起始轉速和最大轉速，可以得到f₀和f_Max的計算公式如下式(9)：

式(9)中，v為電機加減速的起始速度或允許的最大速度，r/min；N_{Pus_Per}為電機旋轉一圈需要的脈沖數；

計算完成加減速需要的脈沖數N_{Pu_N}，公式如下式(10)：

式(10)中，Δang為給定角度與實際角度的差值，Rate為電機的減速比；

2.2)根據實際情況重新計算最大脈沖頻率

根據公式9計算得到f₀和f_Max后，計算得到按最大速度要求需要的脈沖數N_Max，計算公式如下式(11)：

若N_Max＞N_{Pu_N}，說明電機此次加速需要的脈沖數小于按最大速度要求需要的脈沖數，即電機不需要加速到初始化設置的最大速度，此時電機的勻速段總時間T＝0，并且需要重新計算此次加速需要的最大脈沖頻率，計算公式如下式(12)：

如果N_Max≤N_{Pu_N}，說明電機此次加速需要加速到初始化設置的最大速度，并且加速到最大速度后會產生一段勻速時間，此時f′_Max＝f_Max，勻速時間T計算公式如下式(13)所示：

2.3)計算各階段時間

由公式3推導得到各個時間點的計算公式如下式(14所示)：

2.3)加減速控制

假設電機加減速需要達到的最大脈沖頻率與電機起始脈沖頻率的差值Δf＝f_Max-f₀，通過定時器得到某時刻的時間為t；

通過公式(6)計算得到PWM需要輸出的脈沖頻率值f后，修改定時器PWM周期和占空比，來控制速度。