一種步進電機的控制系統及控制方法技術方案

本發明專利技術涉及一種步進電機的控制系統及控制方法，其中系統包括：控制器，用于產生對兩相混合式步進電機進行控制的控制指令；數字信號處理模塊，與所述控制器相連接，用于接收所述控制指令，將所述控制指令轉化為所述兩相混合式步進電機的運行參數，由所述運行參數控制產生的脈沖信號符合指數型加減速曲線；電機驅動模塊，與所述數字信號處理模塊相連接，用于將所述脈沖信號進行功率放大，根據放大后的所述脈沖信號驅動所述兩相混合式步進電機以所述旋轉方向、旋轉圈數、最大速度從起始位置運行到終點位置。本發明專利技術實施例可防止了兩相混合式步進電機啟動時的失步和停止時的過沖，使得兩相混合式步進電機能夠精確地運行到指定位置。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電機控制
，特別涉及一種步進電機的控制系統及控制方法。
技術介紹
步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的情況下，步進電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給步進電機加一個脈 沖信號，電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點，使得步進電機在速度、位置等控制領域實現更簡單。然而，由于步進電機是一種精確的數字控制執行機構，在步進電機啟動或加速時，若步進脈沖變化太快，轉子由于慣性跟不上電信號的變化，則可能產生堵轉或失步，在步進電機停止或減速時，由于以上相同原因則可能產生超步。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種步進電機的控制方法及控制系統，實現對步進電機加速、勻速、減速三個階段運動的精確控制。本專利技術實施例提供一種步進電機的控制方法，包括控制器，用于產生對兩相混合式步進電機進行控制的控制指令；數字信號處理模塊，與所述控制器相連接，用于接收所述控制指令，將所述控制指令轉化為所述兩相混合式步進電機的運行參數，由所述運行參數控制產生的脈沖信號符合指數型加減速曲線，所述運行參數包括所述兩相混合式步進電機的旋轉方向、所述兩相混合式步進電機對應的旋轉圈數以及所述兩相混合式步進電機的最大速度；電機驅動模塊，與所述數字信號處理模塊相連接，用于將所述脈沖信號進行功率放大，根據放大后的所述脈沖信號驅動所述兩相混合式步進電機以所述旋轉方向、旋轉圈數、最大速度從起始位置運行到終點位。本專利技術實施例還提供一種步進電機的控制系統，包括通過控制器產生對兩相混合式步進電機進行控制的控制指令；通過數字信號處理模塊接收所述控制指令，將所述控制指令轉化為所述兩相混合式步進電機的運行參數，由所述運行參數控制產生的指數型加減速曲線脈沖信號，所述運行參數包括所述兩相混合式步進電機的旋轉方向、所述兩相混合式步進電機對應的旋轉圈數以及所述兩相混合式步進電機的最大速度；通過電機驅動模塊將所述脈沖信號進行功率放大，根據放大后的所述脈沖信號驅動所述兩相混合式步進電機以所述旋轉方向、旋轉圈數、最大速度從起始位置運行到終點位置。本專利技術提供的步進電機的控制方法及控制系統，通過數字信號處理模塊將來自控制器的控制指令轉化為兩相混合式步進電機的運行參數，由運行參數控制產生的脈沖信號符合指數型加減速曲線，使得電機驅動模塊驅動兩相混合式步進電機的運動速度符合指數型加減速曲線，從而控制兩相混合式步進電機的運動經過加速、勻速、減速三個階段，防止了兩相混合式步進電機啟動時的失步和停止時的過沖，使得兩相混合式步進電機能夠精確地運行到指定位置。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本專利技術步進電機的控制系統一個實施例的結構示意圖；圖2為本專利技術步進電機的控制系統又一個實施例的結構示意圖；圖3為本專利技術步進電機的控制方法一個實施例的流程示意圖； 圖4為本專利技術實施例中所適用的指數型加減速曲線；圖5為本專利技術實施例中的兩相混合式步進電機的速度曲線圖。具體實施例方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。圖I為本專利技術步進電機的控制系統一個實施例的結構示意圖；如圖I所示，本專利技術實施例具體包括控制器11、與控制器11相連接的數字信號處理模塊12、與數字信號處理模塊12相連接的電機驅動模塊13。其中，控制器11產生對兩相混合式步進電機進行控制的控制指令；數字信號處理模塊12接收該控制指令，將該控制指令轉化為該兩相混合式步進電機的運行參數，由運行參數控制產生的脈沖信號符合指數型加減速曲線，其中，運行參數包括該兩相混合式步進電機的旋轉方向、該兩相混合式步進電機對應的旋轉圈數以及該兩相混合式步進電機的最大速度；電機驅動模塊13將該脈沖信號進行功率放大，根據放大后的該脈沖信號驅動該兩相混合式步進電機以所述旋轉方向、旋轉圈數、最大速度從起始位置運行到終點位置。本專利技術實施例提供的步進電機的控制系統，通過數字信號處理模塊12將來自控制器11的控制指令轉化為兩相混合式步進電機的運行參數，由運行參數控制產生的脈沖信號符合指數型加減速曲線，使得電機驅動模塊13驅動兩相混合式步進電機的運動速度符合指數型加減速曲線，從而控制兩相混合式步進電機的運動經過加速、勻速、減速三個階段，防止了兩相混合式步進電機啟動時的失步和停止時的過沖，使得兩相混合式步進電機能夠精確地運行到指定位置。圖2為本專利技術步進電機的控制系統又一個實施例的結構示意圖；如圖2所示，本專利技術實施例包括控制器21、數字信號處理模塊22、電機驅動模塊23、光電編碼器24、正交編碼電路25。其中，控制器21產生對兩相混合式步進電機進行控制的控制指令；數字信號處理模塊22與控制器21相連接，用于接收來自控制器21的控制指令，將控制指令轉化為兩相混合式步進電機的運行參數，由該運行參數控制產生的脈沖信號符合指數型加減速曲線，該運行參數包括兩相混合式步進電機的旋轉方向、兩相混合式步進電機對應的旋轉圈數以及兩相混合式步進電機的最大速度；電機驅動模塊23與數字信號處理模塊22相連接，用于將該脈沖信號進行功率放大，根據放大后的脈沖信號驅動兩相混合式步進電機以該旋轉方向、旋轉圈數、最大速度從起始位置運行到終點位置。光電編碼器24在兩相混合式步進電機運動時產生兩路正交編碼脈沖信號；正交編碼電路25對兩路正交編碼脈沖信號進行上升沿和下降沿計數，并且在每個上升沿和下降沿產生一個時鐘脈沖為設置在數字信號處理模塊22中的第二定時器提供時鐘信號，使得數字信號處理模塊22根據該時鐘信號獲取兩相混合式步進電機運動的位移和速度信息，與控制器21發送的控制指令進行比較，根據比較結果調整兩相混合式步進電機當前執行的動作。進一步地，電機驅動模塊23根據脈沖信號控制兩相混合式步進電機從所述起始位置到第一位置進行加速運動，從第一位置到第二位置進行勻速運動，從第二位置到所述·終點位置進行減速運動。進一步地，兩相混合式步進電機對應的旋轉圈數包括第一旋轉圈數和第二旋轉圈數，數字信號處理模塊22還可以包括第一計算單元221、第二計算單元222 ;其中，第一計算單元221根據該最大速度將加速運動階段對應的加速段等分為第一個數的子段，計算兩相混合式步進電機在每一子段對應的第一旋轉圈數；第二計算單元222根據所述最大速度將減速運動階段對應的減速段等分為第二個數的子段，計算兩相混合式步進電機在每一子段對應的第二旋轉圈數。進一步地，光電編碼器24可以包括光源、碼盤、檢測光柵、光電檢測器件和轉換電路；其中，檢測光柵上刻有兩組與碼盤相對應的透光縫隙，所述透光縫隙的節距和所述碼盤上的節距相等，并且兩組透光縫隙錯開透光縫隙的1/4 ;當碼盤隨著兩相混合式步進電機的轉軸轉動本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種步進電機的控制系統，其特征在于，所述系統包括：控制器，用于產生對兩相混合式步進電機進行控制的控制指令；數字信號處理模塊，與所述控制器相連接，用于接收所述控制指令，將所述控制指令轉化為所述兩相混合式步進電機的運行參數，由所述運行參數控制產生的脈沖信號符合指數型加減速曲線，所述運行參數包括所述兩相混合式步進電機的旋轉方向、所述兩相混合式步進電機對應的旋轉圈數以及所述兩相混合式步進電機的最大速度；電機驅動模塊，與所述數字信號處理模塊相連接，用于將所述脈沖信號進行功率放大，根據放大后的所述脈沖信號驅動所述兩相混合式步進電機以所述旋轉方向、旋轉圈數、最大速度從起始位置運行到終點位置。

【技術特征摘要】
1.一種步進電機的控制系統，其特征在于，所述系統包括 控制器，用于產生對兩相混合式步進電機進行控制的控制指令； 數字信號處理模塊，與所述控制器相連接，用于接收所述控制指令，將所述控制指令轉化為所述兩相混合式步進電機的運行參數，由所述運行參數控制產生的脈沖信號符合指數型加減速曲線，所述運行參數包括所述兩相混合式步進電機的旋轉方向、所述兩相混合式步進電機對應的旋轉圈數以及所述兩相混合式步進電機的最大速度； 電機驅動模塊，與所述數字信號處理模塊相連接，用于將所述脈沖信號進行功率放大，根據放大后的所述脈沖信號驅動所述兩相混合式步進電機以所述旋轉方向、旋轉圈數、最大速度從起始位置運行到終點位置。2.根據權利要求I所述的系統，其特征在于， 所述電機驅動模塊根據所述脈沖信號控制所述兩相混合式步進電機從所述起始位置到所述第一位置進行加速運動，從所述第一位置到所述第二位置進行勻速運動，從所述第二位置到所述終點位置進行減速運動。3.根據權利要求I所述的系統，其特征在于，所述兩相混合式步進電機對應的旋轉圈數包括第一旋轉圈數和第二旋轉圈數，所述數字信號處理模塊還包括 第一計算單元，用于根據所述最大速度將所述指數型加減速曲線對應的加速運動階段對應的加速段等分為第一個數的子段，計算所述兩相混合式步進電機在每一子段對應的第一旋轉圈數； 第二計算單元，用于根據所述最大速度將所述指數型加減速曲線對應的減速運動階段對應的減速段等分為第二個數的子段，計算所述兩相混合式步進電機在每一子段對應的第二旋轉圈數。4.根據權利要求3所述的系統，其特征在于， 所述數字信號處理模塊還用于根據所述第一旋轉圈數和所述第二旋轉圈數控制設置在所述數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，實現對所述兩相混合式步進電機的加減速控制。5.根據權利要求I所述的系統，其特征在于，所述系統還包括 光電編碼器，用于在所述兩相混合式步進電機運動時產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行上升沿和下降沿計數，并且在每個上升沿和下降沿產生一個時鐘脈沖為設置在所述數字信號處理模塊中的第二定時器提供時鐘信號，使得所述數字信號處理模塊根據所述時鐘信號獲取所述兩相混合式步進電機運動的位移和速度信息，與所述控制器...

【專利技術屬性】
技術研發人員：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)人：北京信息科技大學，
類型：發明
國別省市：