[發明專利]一種適用于步進電機運動管理的PWM系統

在審

• 申請號: 202011283241.3
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112398388A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 裴曉旭
• 申請（專利權）人: 昆山易分藍電子科技有限公司
• 主分類號: H02P8/18
• 分類號: H02P8/18
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 張春慧

一種適用于步進電機運動管理的PWM系統，將步進電機的移動控制分為以下四種模式：模式A：開環PWM相對位置移動模式：模式B：開環PWM絕對位置移動模式：模式C：閉環編碼盤相對位置移動模式：模式D：閉環編碼盤絕對位置移動模式。本發明中，在FPGA中建立了令牌的緩沖，實現了步進電機的四種控制模式，將多中斷的PWM管理問題實現在FPGA中，FPGA通過使用四種移動模式減輕了處理器的實時控制強度，有效實現了步進電機的運動管理。

技術領域

本發明涉及電機運動領域，尤其涉及一種適用于步進電機運動管理的PWM系統。

背景技術

電機運動管理中，電機與電機驅動連接，處理器控制電機驅動是市場上常見的管理方案；處理器通過發出電機移動的PWM脈沖命令，為了實現PWM的信息輸出，處理器需要在定時器結構中管理PWM的高電平時間以及PWM的低電平時間，當這種定時事件結束后，需要產生定時中斷，處理器由此獲取前一個PWM波形輸出完成的信息，隨后再發送下一個PWM波形信號，管理方式與上面相同。

現有技術中，步進電機是將電脈沖信號變為電機角位移的或機電執行元件，步進驅動器接收到一個脈沖，電機旋轉一個固定的角度，非常適合處理器控制，因此可以用處理器控制脈沖的數量來控制電機的旋轉角度，控制脈沖的頻率來控制電機的旋轉速度。

但是，處理器管理PWM脈沖會增加處理器很多的中斷，對處理器產生一定的負擔。在PWM脈沖命令下發的管理中，處理器不僅要計算出電機移動的具體移動的路徑以及運動模式，還需要滿足管理中的中斷的產生，而在具體運動過程中，中斷產生的數量是龐大的，這個龐大的中斷產生命令會占用處理器的大部分資源，使得處理器在處理其他程序以及命令時，能力會降低，從而使得整個方案的效率降低。

發明內容

(一)發明目的

為解決背景技術中存在的技術問題，本發明提出一種適用于步進電機運動管理的PWM系統，將多中斷的PWM管理問題實現在FPGA中，FPGA通過使用四種移動模式減輕了處理器的實時控制強度，有效實現了步進電機的運動管理。

(二)技術方案

為解決上述問題，本發明提出了一種適用于步進電機運動管理的PWM系統，將步進電機的移動控制分為以下四種模式：

模式A：開環PWM相對位置移動模式：

在沒有閉環碼盤信息的系統中，將目標點位置減去當前位置，所得到數據的絕對值為電機移動所需要的PWM的脈沖數，所得到數據的正負為移動的方向；

模式B：開環PWM絕對位置移動模式：

在沒有閉環碼盤信息的系統中，起點是位置0，行程中的其它位置標記為移動需要下發的PWM的脈沖個數；行程中的任何一個位置都產生位置坐標；需要移動的目標地點以坐標信息進行引導控制；

模式C：閉環編碼盤相對位置移動模式：

在具有閉環碼盤信息的系統中，移動的距離通過閉環碼盤的數據個數進行控制，引導移動過程，以決定移動是否到達目標地；

模式D：閉環編碼盤絕對位置移動模式：

在具有閉環碼盤信息的系統中，起點是位置0，行程中的其它位置標記為移動過程所產生的閉環碼盤的脈沖個數；行程中的任何一個位置都產生位置坐標，此位置坐標以閉環碼盤個數為標記；需要移動的目標地點以坐標信息進行引導控制。

優選的，路徑規劃包括以下步驟：

S21：運動軌跡規劃；

S22：軌跡加減速規劃；

S23：打包運動命令數據包下發；

S24：緩沖所有命令；