一种用于步进电动机的闭环控制方法及系统技术方案

本发明专利技术属于视频监控领域，提供了一种用于步进电动机的闭环控制方法及系统，该方法采用几个简单的位置检测元器件，模拟出编码器的工作方式，软件、硬件滤波模块使接收到的信息更加的准确，利用单独的一块控制芯片进行专门的位置信号接收及校正电机计数值，只将有用的信息传递回主控模块，节省了主控模块处理无效信息的时间，保证了主控模块其他必要功能的执行。另外，本发明专利技术大大减少了利用专业编码器产生的成本增加，并且由于采用了多个单片机进行数据的处理，单片机成本也将大大降低，结构及安装方面也很容易实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于视频监控领域，尤其涉及一种用于步进电动机的闭环控制方法及系统。
技术介绍
目前，对于步进电动机的开环控制应用十分普遍，由于电动机制作工艺的改进、驱动方式的优化，想要做到使步进电动机不丢步还是十分容易的，但是由于步进电动机本身的步距角通常不能满足实际的控制精度要求，这就要为电动机增加很多传动部件，以实现控制上的硬件细分。传动部件一方面受本身的制作工艺限制，另一方面随着使用时间的增长，机械磨损情况也不可避免，这就使电动机与传动部分会不可避免的出现缝隙，不能很紧密的接触，框量由此产生，这同样会影响到系统的控制精度。为了避免框量对精度产生影响，利用闭环控制来提高控制精度的思想被重视起来。比较常见的闭环控制方式为执行元件采用伺服电动机或步进电动机，反馈检测元件为编码器(光电编码器、磁编码器等)，这种控制方式在提高精度方面无疑是十分理想的，但相比较开环控制步进电动机的方式，成本往往需要增加数倍，而且由于其他电动机不能确定电机的运动角度，若想实现理想的控制效果，控制算法往往十分复杂。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于步进电动机的闭环控制方法，旨在解决常见的闭环控制方式比较开环控制步进电动机的方式，成本往往需要增加数倍，而且由于其他电动机不能确定电机的运动角度，若想实现理想的控制效果，控制算法往往十分复杂等问题。本专利技术的目的在于提供一种用于步进电动机的闭环控制方法，该方法包括利用位置检测元件和触发装置对步进电动机的位置信号进行反馈；对各路采集到的位置信息进行防干扰处理滤波处理；将当前步进电机位置信息的计数值与基准的计数值进行比较，将得出的误差值与实际计数值进行算术运算，并修正实际计数值。本专利技术的另一目的在于提供一种用于步进电动机的闭环控制系统，该闭环控制系统包括用于进行位置反馈的位置检测模块，与所述位置检测模块输出相连接，用于对各路采集到的位置信息进行防干扰处理的硬件滤波模块；与所述硬件滤波模块输出相连接，用于进行电机计数及修正，当需要保存电机当前状态时可以将计数值回传的算法模块；与所述算法模块输出相连接，用于为算法模块提供与电机运行同步的脉冲信号及计数方向信号的计数信号，以使算法模块根据计数信号进行电机计数；当需要保存电机状态时，可以接收由算法模块回传的信息的主控模块。本专利技术通过模拟编码器实现提高控制精度的方法，在连续旋转的一周上安装多个位置检测装置，安装数量越多，计数误差补偿就会越及时，计数值越准确，控制精度及定位精度也会越高；对位置检测信号的捕捉采用沿检测中断的方式进行，保证了捕捉的及时性、 准确性；通过软件、硬件两次的滤波处理，使捕捉到的信号更加准确，避免了由于电压波动、 负载变化等引起的信号误采集；利用主控模块提供的计数信号，独立的进行电机运行步数记录，只在需要的时候将计数信息进行回传，分担了主控模块的任务，可以在主控模块中增加更为复杂的功能模块，或者选择能满足要求的更为低廉的主控制器，降低系统功耗，延长使用时间。由于目前对步进电动机的驱动方式研究已经较为成熟，其本身的控制精度已经能够达到很高的要求，为补偿由于结构因素 或环境因素所致的控制精度下降，只需采用本专利技术所述的方法即可，相比较其他编码器或伺服电机的闭环控制系统，本专利技术成本低、稳定性高、设备使用寿命更长、系统搭建简单方便、无需复杂算法，可操作性高、控制更为简易。附图说明图1是本专利技术提供的用于步进电动机的闭环控制方法的流程图；图2是本专利技术提供的用于步进电动机的闭环控制系统的结构框图；图3是本专利技术提供的进行软件滤波的流程图；图4是本专利技术提供的的进行中断检测的流程图。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定专利技术。图1示出了本专利技术实施例提供的用于步进电动机的闭环控制方法的实现流程。一种用于步进电动机的闭环控制方法，该方法包括在步骤SlOl中，利用位置检测元件和触发装置对步进电动机的位置信号进行反馈；在步骤S102中，对各路采集到的位置信息进行防干扰处理滤波处理；在步骤S103中，将当前步进电机位置信息的计数值与基准的计数值进行比较，将得出的误差值与实际计数值进行算术运算，并修正实际计数值。在本专利技术实施例中，利用位置检测元件和触发装置对步进电动机的位置信息进行反馈的实现方法为将至少一个独立的位置检测元件安装于固定的圆周上，在步进电动机转轴上安装一触发装置，使触发装置随转轴连续旋转，每当触发装置到达可以引起检测元件出现状态变化的位置时，利用单片机的检测端口即可检测到步进电机的位置信号。在本专利技术实施例中，位置检测元件所处的计数值的计算方法为选取均勻的安装于圆周之上的一个位置检测元件所处位置为计数起始位置C1 =rv利用步进电机步距角 Q1、减速箱减速比Il1及系统传动比η2，得到步进电机每转动一步，负载转轴实际转过的角度值θ，θ = θ / (Il1X η2)；其他位置检测元件所处的计数值Cn即可确定，(^ = (^+(360/9)/^。在本专利技术实施例中，对各路采集到的位置信息进行防干扰处理滤波处理的实现方法为采用C-R-C π型滤波电路，将步进电动机的位置信号中的干扰部分滤除。在本专利技术实施例中，将当前步进电机位置信息的计数值与基准的计数值进行比较，将得出的误差值与实际计数值进行算术运算，并修正实际计数值的实现方法为对各路位置信号的响应采取中断检测； 将中断检测到的各路位置信号进行二次防干扰处理；利用处理后反馈的有效位置信息的数据进行电机计数误差计算的校正。在本专利技术实施例中，该闭环控制方法还进一步包括当接收到需要保存电机当前的运行状态的指令时，可以将计数值通过通信进行输出保存。图2示出了本专利技术实施例提供的用于步进电动机的闭环控制系统的结构。为了便于说明，仅示出了与本专利技术相关的部分。一种用于步进电动机的闭环控制系统，该闭环控制系统包括用于进行位置反馈的位置检测模块21，与所述位置检测模块输出相连接，用于对各路采集到的位置信息进行防干扰处理的硬件滤波模块22 ；与所述硬件滤波模块输出相连接，用于进行电机计数及修正，当需要保存电机当前状态时可以将计数值回传的算法模块23 ；与所述算法模块输出相连接，用于为算法模块提供与电机运行同步的计数信号， 以使算法模块根据计数信号进行电机计数；当需要保存电机状态时，可以接收由算法模块回传的信息的主控模块24。作为本专利技术实施例的一个优选方案，所述算法模块23还包括与所述硬件滤波模块输出相连接，用于响应各路位置反馈信号的中断检测模块 231 ；与所述中断检测模块输出相连接，用于将中断检测到的事件进行二次防干扰处理的软件滤波模块232 ；与所述软件滤波模块输出相连接，用于将软件滤波模块处理后的数据进行电机计数误差计算的校正模块233;与所述校正模块输出相连接，用于根据接收到的电机计数信号进行电机计数，并利用误差值修正电机计数值；当系统需要保存电机当前的运行状态时，可以将计数值通过通信进行回传的计数模块234。在本专利技术实施例中，位置检测模块21中使用的位置检测元件1. . . N采用光耦和挡片(或者霍尔传感器及磁铁)，安装时要保证挡片可以无障碍垂直的穿过每一个光耦部分， 设每一位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于步进电动机的闭环控制方法，其特征在于，该方法包括：利用位置检测元件和触发装置对步进电动机的位置信号进行反馈；对各路采集到的位置信息进行防干扰处理滤波处理；将当前步进电机位置信息的计数值与基准的计数值进行比较，将得出的误差值与实际计数值进行算术运算，并修正实际计数值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：诸葛琳娜，
申请(专利权)人：天津市亚安科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：12