一種CPU單獨控制電機PWM輸出的方法技術

本發明專利技術屬于電機控制技術，具體涉及一種CPU單獨控制電機PWM輸出的方法。本發明專利技術CPU單獨控制電機PWM輸出的方法，電機的運動是根據安裝在電機的霍爾傳感器相應HALL狀態的變化來判定，HALL狀態的變更，將觸發HALL中斷，CPU輸出相應的PWM，如果當前HALL狀態未變更，但是此時PWM值不為零，由CPU給電機一個低頻PWM輸出，讓電機完成HALL狀態的變更，觸發HALL中斷，從而有效的減少CPU中斷，提高CPU工作效率和安全性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于電機控制技術，具體涉及一種CPU單獨控制電機PWM輸出的方法。
技術介紹
電機的控制一直以來都是控制工程中經典的工程應用，目前的電機控制在節省成本的前提下，都是使用單CPU直接控制，沒有FPGA、AD等硬件模塊的支撐，因此控制過程中更加依賴于CPU。而CPU工作過程中，電機的控制是通過PWM輸出完成的，單CPU的工作模式，只能采用中斷的模式去輸出PWM。目前的單CPU往往不止控制一個電機，帶來的問題就是在電機的控制過程中，CPU有太多的中斷需要去響應，從而降低CPU的工作效率，而且CPU的安全性大大降低，很容易出現死機和程序跑飛的情況。通常的情況下，單CPU控制電機往往采用一個高頻的載波進行PWM的輸出，確保在電機HALL的變化前提下，每一次的變化都有PWM輸出的響應。在電機停止的情況下，即HALL狀態不再更新的情況下，也會有一個高頻PWM一直輸出，CPU一直都在響應一個高頻的中斷，如此頻繁的中斷，必然會導致CPU的負荷過高，從而影響CPU工作性能和可靠性。如何能解決上述的問題，就成了電機控制亟待解決的問題。圖1所示是CPU控制電機的普通模式，一直用高頻的PWM作為輸出，從而軟件頻繁的產生中斷，降低CPU利用率。對于CPU而言，如果大部分的時間都用來響應中斷，那么在整個控制過程中，中斷的響應時間占據了絕大部分，而其它模塊的計算則相對安全性就會受到影響。例如通常情況下，高頻的中斷周期為10KHZ，長時間的高頻中斷也會增加CPU的功耗，從而導致發熱發燙，進而出現程序跑飛、軟件運行異常的等不可預估的錯誤，降低產品的安全性。在軟件的控制過程中，PWM波輸出控制作為軟件和電機交互的橋梁，如何在保證控制精度的前提下，減少PWM輸出的中斷，就成為解決上述問題的關鍵。經過分析得知，電機的運動實質是在電機不同的HALL狀態下，有對應的PWM輸出，那么可以直接采用HALL變化中斷的模式來進行電機的控制，即電機當前的HALL狀態發生了變化，觸發中斷進行PWM的輸出。但是也會帶來一個問題，HALL變化的中斷響應，是在HALL狀態發生變化的時候才有，那么在電機停止HALL狀態不變的情況下，如果沒有HALL狀態的變化，那么永遠都不會響應中斷，從而電機無法轉動。在此條件下，需要提出一種方法，能夠使用HALL中斷的控制方法，但是又能解決電機停止HALL狀態無變化無法觸發中斷的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是：提供一種采用CPU單獨HALL中斷控制的PWM低頻輸出的方法。本專利技術的技術方案是：一種CPU單獨控制電機PWM輸出的方法，電機的運動是根據安裝在電機的霍爾傳感器相應HALL狀態(霍爾狀態)的變化來判定，HALL狀態的變更，將觸發HALL中斷，CPU輸出相應的PWM，如果當前HALL狀態未變更，但是此時PWM值不為零，由CPU給電機一個低頻PWM輸出，讓電機完成HALL中斷的變更，觸發HALL中斷。所述的CPU單獨控制電機PWM輸出的方法，其具體過程如下：步驟1)：判斷電機當前的HALL狀態，如果當前的HALL狀態有變化，則轉入步驟2)，否則轉入步驟4)；步驟2)：在HALL中斷的模式下，由CPU進行PWM的輸出，轉入步驟3)；步驟3)：在HALL中斷模式下，由CPU判斷當前是否有低頻的中斷產生，如果有低頻的中斷產生，則轉入步驟4)，否則轉入步驟5)；步驟4)：根據低頻的中斷模式，由CPU向電機輸出低頻PWM，轉入步驟5)；步驟5)：輸出PWM到電機，讓電機完成HALL中斷的變更，觸發HALL中斷，完成整個電機控制過程。本專利技術的技術效果是：本專利技術采用HALL中斷的觸發模式，可以控制電機的運動，使用低頻PWM輸出的方法，可以解決電機無法觸發HALL中斷的問題，兩者的結合可以完成電機高精度的控制，同時大大減少中斷的個數，降低CPU的功耗和提高CPU的可靠性和安全性。附圖說明圖1是傳統的控制電機PWM輸出時機流程示意圖；圖2是本專利技術處理后的控制電機PWM輸出時機的處理流程示意圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術做進一步說明：請參閱圖2，本專利技術CPU單獨控制電機PWM輸出的方法采用中斷+低頻的方式輸出PWM，在控制的時候，首先需要判斷當前電機的HALL狀態，如果電機的HALL狀態有變化，則說明電機當前在轉動。HALL狀態的變化引起中斷的產生，在中斷中輸出PWM波。而當PWM為0的時候，HALL狀態不再發生改變，從而不再響應HALL中斷輸出的PWM。舉例對過程進行完整描述。當前有飛思卡爾控制芯片MPC5644A，設定CPU工作頻率為120MHz，電機為功率10W的直流無刷電機，2對極，搭配HALL傳感器，電機的正常HALL狀態為0x1～0x6，0x0和0x7為非法狀態，CPU通過輸出PWM控制電機的運動，搭配一個500Hz的低頻PWM輸出。使用本專利技術控制電機PWM輸出的步驟用例如下：1)電機當前靜止，判斷電機當前的HALL狀態，當前的電機HALL狀態為0x5，上一拍的HALL狀態也為0x5，當前的控制電機PWM為40％的占空比。2)當前的HALL狀態沒有變化，那么在HALL狀態0x5的狀態下，通過低頻直接輸出PWM，電機開始運動。3)當前的電機HALL狀態為0x1，上一拍的電機HALL狀態為0x3，則進入HALL中斷，對40％占空比的PWM進行輸出。4)在輸出過程中，PWM輸出低頻輸出中斷到來，在當前HALL狀態為0x1的狀態下繼續輸出40％占空比。5)PWM占空比突變為0，當前的HALL狀態為0x4，那么在當前HALL狀態下輸出PWM為0，電機停止運動。6)此時低頻PWM輸出中斷來臨，輸出PWM為0，電機處于靜止狀態。7)PWM占空比突變為100％，重復1)～6)的過程。采用HALL中斷+低頻的模式，進一步減少了中斷的個數，降低了CPU的功耗，而且提高了程序的可靠性，可以避免因為中斷頻繁導致程序跑飛、CPU過熱過燙的問題，有效的提高了產品的安全性。另外，低頻的PWM輸出可以參照經驗值進行設定，該低頻的PWM的主要作用就是解決HALL狀態沒有變化的問題，因此在不影響控制精度和響應實際的前提下，低頻的PWM可以適當的設置的更低，進一步減小中斷的頻率和數量，更大程度的保證CPU的工作效率。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種CPU單獨控制電機PWM輸出的方法，其特征在于，電機的運動是根據安裝在電機的霍爾傳感器相應HALL狀態的變化來判定，HALL狀態的變更，將觸發HALL中斷，CPU輸出相應的PWM，如果當前HALL狀態未變更，但是此時PWM值不為零，由CPU給電機一個低頻PWM輸出，讓電機完成HALL狀態的變更，觸發HALL中斷。

【技術特征摘要】
1.一種CPU單獨控制電機PWM輸出的方法，其特征在于，電機的運動是根據安裝在電機的霍爾傳感器相應HALL狀態的變化來判定，HALL狀態的變更，將觸發HALL中斷，CPU輸出相應的PWM，如果當前HALL狀態未變更，但是此時PWM值不為零，由CPU給電機一個低頻PWM輸出，讓電機完成HALL狀態的變更，觸發HALL中斷。2.根據權利要求1所述的CPU單獨控制電機PWM輸出的方法，其特征在于，具體過程如下：步驟1)：判斷電機當前的HALL...

【專利技術屬性】
技術研發人員：董少陽，潘軍，羅星原，謝衛，蘇二峰，蘇春宇，
申請(專利權)人：中國航空工業集團公司西安飛行自動控制研究所，
類型：發明
國別省市：陜西;61