專利名稱：一種步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給步進(jìn)電機(jī)加一個(gè)脈 沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)，使得步進(jìn)電機(jī)在速度、位置等控制領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更簡單。然而，由于步進(jìn)電機(jī)是一種精確的數(shù)字控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在步進(jìn)電機(jī)啟動或加速時(shí)，若步進(jìn)脈沖變化太快，轉(zhuǎn)子由于慣性跟不上電信號的變化，則可能產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)或失步，在步進(jìn)電機(jī)停止或減速時(shí)，由于以上相同原因則可能產(chǎn)生超步。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種步進(jìn)電機(jī)的控制方法及控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)加速、勻速、減速三個(gè)階段運(yùn)動的精確控制。本發(fā)明實(shí)施例提供一種步進(jìn)電機(jī)的控制方法，包括控制器，用于產(chǎn)生對兩相混合式步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制的控制指令；數(shù)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(zhuǎn)化為所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，由所述運(yùn)行參數(shù)控制產(chǎn)生的脈沖信號符合指數(shù)型加減速曲線，所述運(yùn)行參數(shù)包括所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)以及所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的最大速度；電機(jī)驅(qū)動模塊，與所述數(shù)字信號處理模塊相連接，用于將所述脈沖信號進(jìn)行功率放大，根據(jù)放大后的所述脈沖信號驅(qū)動所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)以所述旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)圈數(shù)、最大速度從起始位置運(yùn)行到終點(diǎn)位。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)，包括通過控制器產(chǎn)生對兩相混合式步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制的控制指令；通過數(shù)字信號處理模塊接收所述控制指令，將所述控制指令轉(zhuǎn)化為所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，由所述運(yùn)行參數(shù)控制產(chǎn)生的指數(shù)型加減速曲線脈沖信號，所述運(yùn)行參數(shù)包括所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)以及所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的最大速度；通過電機(jī)驅(qū)動模塊將所述脈沖信號進(jìn)行功率放大，根據(jù)放大后的所述脈沖信號驅(qū)動所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)以所述旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)圈數(shù)、最大速度從起始位置運(yùn)行到終點(diǎn)位置。本發(fā)明提供的步進(jìn)電機(jī)的控制方法及控制系統(tǒng)，通過數(shù)字信號處理模塊將來自控制器的控制指令轉(zhuǎn)化為兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，由運(yùn)行參數(shù)控制產(chǎn)生的脈沖信號符合指數(shù)型加減速曲線，使得電機(jī)驅(qū)動模塊驅(qū)動兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動速度符合指數(shù)型加減速曲線，從而控制兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動經(jīng)過加速、勻速、減速三個(gè)階段，防止了兩相混合式步進(jìn)電機(jī)啟動時(shí)的失步和停止時(shí)的過沖，使得兩相混合式步進(jìn)電機(jī)能夠精確地運(yùn)行到指定位置。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)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發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)又一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明步進(jìn)電機(jī)的控制方法一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例中所適用的指數(shù)型加減速曲線；圖5為本發(fā)明實(shí)施例中的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的速度曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。圖I為本發(fā)明步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖I所示，本發(fā)明實(shí)施例具體包括控制器11、與控制器11相連接的數(shù)字信號處理模塊12、與數(shù)字信號處理模塊12相連接的電機(jī)驅(qū)動模塊13。其中，控制器11產(chǎn)生對兩相混合式步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制的控制指令；數(shù)字信號處理模塊12接收該控制指令，將該控制指令轉(zhuǎn)化為該兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，由運(yùn)行參數(shù)控制產(chǎn)生的脈沖信號符合指數(shù)型加減速曲線，其中，運(yùn)行參數(shù)包括該兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、該兩相混合式步進(jìn)電機(jī)對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)以及該兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的最大速度；電機(jī)驅(qū)動模塊13將該脈沖信號進(jìn)行功率放大，根據(jù)放大后的該脈沖信號驅(qū)動該兩相混合式步進(jìn)電機(jī)以所述旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)圈數(shù)、最大速度從起始位置運(yùn)行到終點(diǎn)位置。本發(fā)明實(shí)施例提供的步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)，通過數(shù)字信號處理模塊12將來自控制器11的控制指令轉(zhuǎn)化為兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，由運(yùn)行參數(shù)控制產(chǎn)生的脈沖信號符合指數(shù)型加減速曲線，使得電機(jī)驅(qū)動模塊13驅(qū)動兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動速度符合指數(shù)型加減速曲線，從而控制兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動經(jīng)過加速、勻速、減速三個(gè)階段，防止了兩相混合式步進(jìn)電機(jī)啟動時(shí)的失步和停止時(shí)的過沖，使得兩相混合式步進(jìn)電機(jī)能夠精確地運(yùn)行到指定位置。圖2為本發(fā)明步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)又一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例包括控制器21、數(shù)字信號處理模塊22、電機(jī)驅(qū)動模塊23、光電編碼器24、正交編碼電路25。其中，控制器21產(chǎn)生對兩相混合式步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制的控制指令；數(shù)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(zhuǎn)化為兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，由該運(yùn)行參數(shù)控制產(chǎn)生的脈沖信號符合指數(shù)型加減速曲線，該運(yùn)行參數(shù)包括兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、兩相混合式步進(jìn)電機(jī)對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)以及兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的最大速度；電機(jī)驅(qū)動模塊23與數(shù)字信號處理模塊22相連接，用于將該脈沖信號進(jìn)行功率放大，根據(jù)放大后的脈沖信號驅(qū)動兩相混合式步進(jìn)電機(jī)以該旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)圈數(shù)、最大速度從起始位置運(yùn)行到終點(diǎn)位置。光電編碼器24在兩相混合式步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動時(shí)產(chǎn)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(jìn)行上升沿和下降沿計(jì)數(shù)，并且在每個(gè)上升沿和下降沿產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘脈沖為設(shè)置在數(shù)字信號處理模塊22中的第二定時(shí)器提供時(shí)鐘信號，使得數(shù)字信號處理模塊22根據(jù)該時(shí)鐘信號獲取兩相混合式步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動的位移和速度信息，與控制器21發(fā)送的控制指令進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整兩相混合式步進(jìn)電機(jī)當(dāng)前執(zhí)行的動作。進(jìn)一步地，電機(jī)驅(qū)動模塊23根據(jù)脈沖信號控制兩相混合式步進(jìn)電機(jī)從所述起始位置到第一位置進(jìn)行加速運(yùn)動，從第一位置到第二位置進(jìn)行勻速運(yùn)動，從第二位置到所述·終點(diǎn)位置進(jìn)行減速運(yùn)動。進(jìn)一步地，兩相混合式步進(jìn)電機(jī)對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)包括第一旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和第二旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，數(shù)字信號處理模塊22還可以包括第一計(jì)算單元221、第二計(jì)算單元222 ;其中，第一計(jì)算單元221根據(jù)該最大速度將加速運(yùn)動階段對應(yīng)的加速段等分為第一個(gè)數(shù)的子段，計(jì)算兩相混合式步進(jìn)電機(jī)在每一子段對應(yīng)的第一旋轉(zhuǎn)圈數(shù)；第二計(jì)算單元222根據(jù)所述最大速度將減速運(yùn)動階段對應(yīng)的減速段等分為第二個(gè)數(shù)的子段，計(jì)算兩相混合式步進(jìn)電機(jī)在每一子段對應(yīng)的第二旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。進(jìn)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(zhuǎn)換電路；其中，檢測光柵上刻有兩組與碼盤相對應(yīng)的透光縫隙，所述透光縫隙的節(jié)距和所述碼盤上的節(jié)距相等，并且兩組透光縫隙錯開透光縫隙的1/4 ;當(dāng)碼盤隨著兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時(shí)，來自光源的光線透過碼盤和檢測光柵上的透過縫隙照射到光電檢測器件上，光電檢測器件輸出兩組相位相差90°電度角的正弦波的電信號；轉(zhuǎn)換電路用于對電信號進(jìn)行信號處理，得到兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的位移和速度信息，光電編碼器的結(jié)構(gòu)描述具體可以參見現(xiàn)有技術(shù)的記載，本發(fā)明實(shí)施例不再贅述。本發(fā)明實(shí)施例提供的步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)本發(fā)明實(shí)施例提供的步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)，通過數(shù)字信號處理模塊22將來自控制器21的控制指令轉(zhuǎn)化為兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，由運(yùn)行參數(shù)控制產(chǎn)生的脈沖信號符合指數(shù)型加減速曲線，使得電機(jī)驅(qū)動模塊23驅(qū)動兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動速度符合指數(shù)型加減速曲線，從而控制兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動經(jīng)過加速、勻速、減速三個(gè)階段，防止了兩相混合式步進(jìn)電機(jī)啟動時(shí)的失步和停止時(shí)的過沖，使得兩相混合式步進(jìn)電機(jī)能夠精確地運(yùn)行到指定位置。圖3為本發(fā)明步進(jìn)電機(jī)的控制方法一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖，圖I和圖2所示實(shí)施例中的步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例中的方法流程；如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例包括如下步驟步驟301、通過控制器產(chǎn)生對兩相混合式步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制的控制指令；步驟302、通過數(shù)字信號處理模塊接收該控制指令，將該控制指令轉(zhuǎn)化為兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，由運(yùn)行參數(shù)控制產(chǎn)生的脈沖信號符合指數(shù)型加減曲線，其中，運(yùn)行參數(shù)包括所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、兩相混合式步進(jìn)電機(jī)對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)以及兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的最大速度；步驟303、通過電機(jī)驅(qū)動模塊將該脈沖信號進(jìn)行功率放大，根據(jù)放大后的脈沖信號驅(qū)動兩相混合式步進(jìn)電機(jī)以該旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)圈數(shù)、最大速度從起始位置運(yùn)行到終點(diǎn)位置。本發(fā)明實(shí)施例提供的步進(jìn)電機(jī)的控制方法，通過數(shù)字信號處理模塊將來自控制器的控制指令轉(zhuǎn)化為兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，由運(yùn)行參數(shù)控制產(chǎn)生的脈沖信號符合指數(shù)型加減速曲線，使得兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動速度符合指數(shù)型加減速曲線，從而控制兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動經(jīng)過加速、勻速、減速三個(gè)階段，防止了兩相混合式步進(jìn)電機(jī)啟動時(shí)的失步和停止時(shí)的過沖，使得兩相混合式步進(jìn)電機(jī)能夠精確地運(yùn)行到指定位置。進(jìn)一步地，在上述圖3所示實(shí)施例中，脈沖信號控制兩相混合式步進(jìn)電機(jī)從起始位置到第一位置進(jìn)行加速運(yùn)動，從第一位置到所述第二位置進(jìn)行勻速運(yùn)動，從第二位置到所述終點(diǎn)位置進(jìn)行減速運(yùn)動。
·
進(jìn)一步地,在上述圖3所示實(shí)施例中，該方法還包括所述數(shù)字信號處理模塊根據(jù)所述最大速度將加速運(yùn)動階段對應(yīng)的加速段等分為第一個(gè)數(shù)的子段，計(jì)算所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)在每一子段對應(yīng)的第一旋轉(zhuǎn)圈數(shù)；所述數(shù)字信號處理模塊根據(jù)所述最大速度將減速運(yùn)動階段對應(yīng)的減速段等分為第二個(gè)數(shù)的子段，計(jì)算所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)在每一子段對應(yīng)的第二旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。進(jìn)一步地，在上述圖3所示實(shí)施例中，步驟302中的根據(jù)所述運(yùn)行參數(shù)采用指數(shù)型加減曲線產(chǎn)生脈沖信號的步驟還可以包括數(shù)字信號處理模塊根據(jù)所述第一旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和所述第二旋轉(zhuǎn)圈數(shù)控制設(shè)置在所述數(shù)字信號處理模塊中的第一定時(shí)器的周期中斷，從而控制所述脈沖信號的頻率，實(shí)現(xiàn)對所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的加減速控制。進(jìn)一步地,在上述圖3所示實(shí)施例中,所述方法還包括通過光電編碼器在所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生兩路正交編碼脈沖信號;通過正交編碼電路對所述兩路正交編碼脈沖信號進(jìn)行上升沿和下降沿計(jì)數(shù)，并且在每個(gè)上升沿和下降沿產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘脈沖為設(shè)置在所述數(shù)字信號處理模塊中的計(jì)時(shí)器提供時(shí)鐘信號，使得所述數(shù)字信號處理模塊根據(jù)所述時(shí)鐘信號獲取所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動的位移和速度信息，與所述控制器發(fā)送的所述控制指令進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)當(dāng)前執(zhí)行的動作。為了更清楚的理解本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面通過圖4和圖5對本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行示例性描述。圖4為本發(fā)明實(shí)施例中所適用的指數(shù)型加減速曲線，圖5為本發(fā)明實(shí)施例中的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的速度曲線圖；為了防止步進(jìn)電機(jī)啟動時(shí)的失步和停止時(shí)的過沖，步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行要經(jīng)過加速、勻速、減速三個(gè)階段，并且要求加減速過程時(shí)間盡量短，恒速時(shí)間盡量長。為了滿足加減速控制的要求，本發(fā)明實(shí)施例采用指數(shù)型加減速曲線來控制步進(jìn)電機(jī)，如圖4所示，步進(jìn)電機(jī)的速度V(t)的數(shù)學(xué)方程式為He-’ 0<^</,V(0 = < Fimtxtl<t<t2(1-1)
、U汾t2<i<t,在式(1-1)中，V(t)為步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行速度，Vfflax為步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的最大速度，τ為決定加減速快慢的時(shí)間常數(shù)。如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例中，由步進(jìn)電機(jī)帶動的負(fù)載平臺每次運(yùn)動的距離是固定的，因此可取4個(gè)參考點(diǎn)即起始位置、第一位置、第二位置、終點(diǎn)位置，用階梯型加減速曲線來擬合指數(shù)型加減速曲線，如圖5所示。步進(jìn)電機(jī)在起始位置加速運(yùn)動到第一位置，根據(jù)最大速度Vmax，將加速段等分為m個(gè)(可視為本發(fā)明實(shí)施例中的第一個(gè)數(shù))子段，每個(gè)子段速度下步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的第一旋轉(zhuǎn)圈數(shù)為Ql/m ;在第一位置和第二位置之間勻速運(yùn)動；在第二位置減速運(yùn)動到終點(diǎn)位置，根據(jù)最大速度，將減速段等分為η個(gè)(可視為本發(fā)明實(shí)施例中的第二個(gè)數(shù))子段，每個(gè)子段速度下電機(jī)旋轉(zhuǎn)的第二旋轉(zhuǎn)圈數(shù)為(Q3-Q2) /η。數(shù)字信號處理模塊通過控制第一定時(shí)器的周期中斷來控制脈沖信號的頻率，改變中斷次數(shù)，從而可以實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的加減速控制。進(jìn)一步地，數(shù)字信號處理模塊中的第一定時(shí)器每隔N次中斷，數(shù)字信號處理模塊輸出一拍脈沖信號。通過改變中斷次數(shù)N的值，從而可以改變數(shù)字信號處理模塊輸出的脈沖信號的頻率，從而能夠控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的速度。本發(fā)明實(shí)施例中，若步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈光電編碼器產(chǎn)生1600個(gè)兩路正交編碼脈沖信號，正交編碼電路對兩路正交編碼脈沖信號進(jìn)行上升沿和下降沿計(jì)數(shù)，并且在每個(gè)上升沿和下降沿產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘脈沖，從而為設(shè)置在數(shù)字信號處理模塊中的第二定時(shí)器提供時(shí)鐘信號，使得第二定時(shí)器每隔ΛΤ的時(shí)間讀取一次光電編碼器產(chǎn)生的兩路正交編碼脈沖信號的個(gè)數(shù)，假設(shè)相鄰兩次讀取兩路正交編碼脈沖信號的個(gè)數(shù)的變化為ΛΜ，并且經(jīng)過時(shí)間AT，則步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過的角度Λ Θ為Αθ = -^χ2π(1-2)
600步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速η為η = ~~ X 60 =————X 60(rmn)C I -3 )
2πχΑΤ \600χΑΘ式(1-3)中的單位為rm,即每分鐘步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)了 η圈。綜上，通過數(shù)字信號處理模塊將來自控制器的控制指令轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，并且由運(yùn)行參數(shù)控制產(chǎn)生的脈沖信號符合指數(shù)型加減速曲線，使得步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動速度符合指數(shù)型加減速曲線，從而控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動經(jīng)過加速、勻速、減速三個(gè)階段，防止了步進(jìn)電機(jī)啟動時(shí)的失步和停止時(shí)的過沖，使得步進(jìn)電機(jī)能夠精確地運(yùn)行到指定位置。此外，本發(fā)明實(shí)施例具體可以應(yīng)用在酶聯(lián)免疫分析儀中的自動裝載架系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)在加減速過程運(yùn)行平穩(wěn)，從而避免了可能發(fā)生的失步或過沖問題，并且能精確運(yùn)行到指定位置根據(jù)系統(tǒng)要求；當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明實(shí)施例同樣適用于其他需要步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動的場合。。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行包括上述方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括R0M、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對 前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括 控制器，用于產(chǎn)生對兩相混合式步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制的控制指令； 數(shù)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(zhuǎn)化為所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，由所述運(yùn)行參數(shù)控制產(chǎn)生的脈沖信號符合指數(shù)型加減速曲線，所述運(yùn)行參數(shù)包括所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)以及所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的最大速度； 電機(jī)驅(qū)動模塊，與所述數(shù)字信號處理模塊相連接，用于將所述脈沖信號進(jìn)行功率放大，根據(jù)放大后的所述脈沖信號驅(qū)動所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)以所述旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)圈數(shù)、最大速度從起始位置運(yùn)行到終點(diǎn)位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述電機(jī)驅(qū)動模塊根據(jù)所述脈沖信號控制所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)從所述起始位置到所述第一位置進(jìn)行加速運(yùn)動，從所述第一位置到所述第二位置進(jìn)行勻速運(yùn)動，從所述第二位置到所述終點(diǎn)位置進(jìn)行減速運(yùn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)包括第一旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和第二旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，所述數(shù)字信號處理模塊還包括 第一計(jì)算單元，用于根據(jù)所述最大速度將所述指數(shù)型加減速曲線對應(yīng)的加速運(yùn)動階段對應(yīng)的加速段等分為第一個(gè)數(shù)的子段，計(jì)算所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)在每一子段對應(yīng)的第一旋轉(zhuǎn)圈數(shù)； 第二計(jì)算單元，用于根據(jù)所述最大速度將所述指數(shù)型加減速曲線對應(yīng)的減速運(yùn)動階段對應(yīng)的減速段等分為第二個(gè)數(shù)的子段，計(jì)算所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)在每一子段對應(yīng)的第二旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述數(shù)字信號處理模塊還用于根據(jù)所述第一旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和所述第二旋轉(zhuǎn)圈數(shù)控制設(shè)置在所述數(shù)字信號處理模塊中的第一定時(shí)器的周期中斷，從而控制所述脈沖信號的頻率，實(shí)現(xiàn)對所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的加減速控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括 光電編碼器，用于在所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動時(shí)產(chǎn)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(jìn)行上升沿和下降沿計(jì)數(shù)，并且在每個(gè)上升沿和下降沿產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘脈沖為設(shè)置在所述數(shù)字信號處理模塊中的第二定時(shí)器提供時(shí)鐘信號，使得所述數(shù)字信號處理模塊根據(jù)所述時(shí)鐘信號獲取所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動的位移和速度信息，與所述控制器發(fā)送的所述控制指令進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)當(dāng)前執(zhí)行的動作。
6.一種步進(jìn)電機(jī)的控制方法，其特征在于，所述方法包括 通過控制器產(chǎn)生對兩相混合式步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制的控制指令； 通過數(shù)字信號處理模塊接收所述控制指令，將所述控制指令轉(zhuǎn)化為所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，由所述運(yùn)行參數(shù)控制產(chǎn)生的脈沖信號符合指數(shù)型加減曲線，所述運(yùn)行參數(shù)包括所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)以及所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的最大速度； 通過電機(jī)驅(qū)動模塊將所述脈沖信號進(jìn)行功率放大，根據(jù)放大后的所述脈沖信號驅(qū)動所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)以所述旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)圈數(shù)、最大速度從起始位置運(yùn)行到終點(diǎn)位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述脈沖信號控制所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)從所述起始位置到所述第一位置進(jìn)行加速運(yùn)動，從所述第一位置到所述第二位置進(jìn)行勻速運(yùn)動，從所述第二位置到所述終點(diǎn)位置進(jìn)行減速運(yùn)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 所述數(shù)字信號處理模塊根據(jù)所述最大速度將加速運(yùn)動階段對應(yīng)的加速段等分為第一個(gè)數(shù)的子段，計(jì)算所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)在每一子段對應(yīng)的第一旋轉(zhuǎn)圈數(shù)； 所述數(shù)字信號處理模塊根據(jù)所述最大速度將減速運(yùn)動階段對應(yīng)的減速段等分為第二個(gè)數(shù)的子段，計(jì)算所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)在每一子段對應(yīng)的第二旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述運(yùn)行參數(shù)采用指數(shù)型加減曲線產(chǎn)生脈沖信號的步驟包括 數(shù)字信號處理模塊根據(jù)所述第一旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和所述第二旋轉(zhuǎn)圈數(shù)控制設(shè)置在所述數(shù)字信號處理模塊中的第一定時(shí)器的周期中斷，從而控制所述脈沖信號的頻率，實(shí)現(xiàn)對所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的加減速控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求6 9任一所述的方法，其特征在于，所述方法還包括通過光電編碼器在所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生兩路正交編碼脈沖信號； 通過正交編碼電路對所述兩路正交編碼脈沖信號進(jìn)行上升沿和下降沿計(jì)數(shù)，并且在每個(gè)上升沿和下降沿產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘脈沖為設(shè)置在所述數(shù)字信號處理模塊中的計(jì)時(shí)器提供時(shí)鐘信號，使得所述數(shù)字信號處理模塊根據(jù)所述時(shí)鐘信號獲取所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動的位移和速度信息，與所述控制器發(fā)送的所述控制指令進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)當(dāng)前執(zhí)行的動作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)及控制方法，其中系統(tǒng)包括控制器，用于產(chǎn)生對兩相混合式步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制的控制指令；數(shù)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(zhuǎn)化為所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，由所述運(yùn)行參數(shù)控制產(chǎn)生的脈沖信號符合指數(shù)型加減速曲線；電機(jī)驅(qū)動模塊，與所述數(shù)字信號處理模塊相連接，用于將所述脈沖信號進(jìn)行功率放大，根據(jù)放大后的所述脈沖信號驅(qū)動所述兩相混合式步進(jìn)電機(jī)以所述旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)圈數(shù)、最大速度從起始位置運(yùn)行到終點(diǎn)位置。本發(fā)明實(shí)施例可防止了兩相混合式步進(jìn)電機(jī)啟動時(shí)的失步和停止時(shí)的過沖，使得兩相混合式步進(jìn)電機(jī)能夠精確地運(yùn)行到指定位置。
文檔編號H02P8/14GK102904512SQ20121042271
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月30日
發(fā)明者祝連慶, 郭陽寬, 那云虓, 董明利, 王君, 婁小平, 孟曉辰 申請人:北京信息科技大學(xué)