直流電機(jī)式電動推桿的精確定位控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種直流電機(jī)式電動推桿的精確定位控制方法。本發(fā)明方法通過對電動推桿的直流電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)精確定位控制。首先通過對兩個霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行鑒相計(jì)數(shù)，獲取電機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)及旋轉(zhuǎn)方向，根據(jù)電動推桿的螺桿螺距實(shí)時獲得電動推桿的當(dāng)前定位位置；采用離散式PID控制方法，將電動推桿的設(shè)定定位位置與當(dāng)前定位位置的偏差值作為PID控制的輸入值，PWM的脈沖寬度作為PID控制的輸出值；根據(jù)脈沖寬度值的正負(fù)控制直流電機(jī)軸轉(zhuǎn)動方向，根據(jù)脈沖寬度的絕對值大小控制直流電機(jī)軸轉(zhuǎn)速。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了電動推桿的精確定位，使較低生產(chǎn)成本的直流電機(jī)式電動推桿具有步進(jìn)電機(jī)式和伺服式電動推桿的精確定位功能。
【專利說明】直流電機(jī)式電動推桿的精確定位控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于控制【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種電動推桿的精確定位控制技術(shù)，特別是將這 種定位控制方法應(yīng)用于直流電機(jī)式電動推桿，以實(shí)現(xiàn)其精確定位的功能。

【背景技術(shù)】
[0002] 電動推桿是一種線性驅(qū)動裝置，利用絲杠螺母傳動，將驅(qū)動電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變 為推桿的直線往復(fù)運(yùn)動?？捎糜诟鞣N簡單或復(fù)雜的工藝流程中做為執(zhí)行機(jī)械使用，以實(shí)現(xiàn) 遠(yuǎn)距離控制、集中控制或自動控制。電動推桿廣泛用于電動醫(yī)療床、電動沙發(fā)、電動展臺升 降桿、工業(yè)電動升降系統(tǒng)等。
[0003] 電動推桿按驅(qū)動電機(jī)的類型可分為：直流電機(jī)式（12/24/36V)、交流電機(jī)式 (220/380V)、步進(jìn)電機(jī)式和伺服電機(jī)式等。交流電機(jī)式電動推桿存在噪音大、安全性低、功 能單一等缺點(diǎn)。步進(jìn)電機(jī)式、伺服電機(jī)式電動推桿定位精度高，但存在控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性價 比不高等缺點(diǎn)。直流電機(jī)運(yùn)行噪音低、使用安全性強(qiáng)、產(chǎn)品性價比高，直流電機(jī)式電動推桿 能滿足對產(chǎn)品的安全性及綠色環(huán)保的要求，因此目前電動推桿普遍采用直流電機(jī)作為動力 源，但直流電機(jī)不便于精確定位控制，導(dǎo)致直流電機(jī)式電動推桿無法滿足需要精確定位控 制的產(chǎn)品應(yīng)用需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有的直流電機(jī)式電動推桿無法實(shí)現(xiàn)精確的定位控制，提 供一種直流式電動推桿精確定位控制的方法。
[0005] 本發(fā)明通過對電動推桿的直流電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)精確定位控制，具體是：步 驟（1)、在直流電機(jī)機(jī)芯端蓋上對應(yīng)電機(jī)軸圓周的兩側(cè)各安裝一個霍爾傳感器，當(dāng)電機(jī)軸旋 轉(zhuǎn)一周時，兩個霍爾傳感器產(chǎn)生兩個相位差90°的脈沖信號。
[0006] 步驟（2)、直流電機(jī)軸轉(zhuǎn)動時，對霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行鑒相計(jì)數(shù)，以獲 取電機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)及旋轉(zhuǎn)方向，根據(jù)電動推桿的螺桿螺距實(shí)時獲得電動推桿的當(dāng)前定位位 置。
[0007] 步驟（3)、采用離散式PID(比例積分微分）控制方法，將電動推桿的設(shè)定定位位置 與當(dāng)前定位位置的偏差值e(k)作為PID控制的輸入值，PWM(脈沖寬度調(diào)制）的脈沖寬度 u (k)作為PID控制的輸出值；PID控制方法為：

【權(quán)利要求】
1.直流電機(jī)式電動推桿的精確定位控制方法，其特征在于：該方法通過對電動推桿的 直流電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)精確定位控制，具體是： 步驟（1)、在直流電機(jī)機(jī)芯端蓋上對應(yīng)電機(jī)軸圓周的兩側(cè)各安裝一個霍爾傳感器，當(dāng)電 機(jī)軸旋轉(zhuǎn)一周時，兩個霍爾傳感器產(chǎn)生兩個相位差90°的脈沖信號； 步驟（2)、直流電機(jī)軸轉(zhuǎn)動時，對霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行鑒相計(jì)數(shù)，以獲取電 機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)及旋轉(zhuǎn)方向，根據(jù)電動推桿的螺桿螺距實(shí)時獲得電動推桿的當(dāng)前定位位置； 步驟（3)、采用離散式PID控制方法，將電動推桿的設(shè)定定位位置與當(dāng)前定位位置的偏 差值e(k)作為PID控制的輸入值，PWM的脈沖寬度u (k)作為PID控制的輸出值；PID控制 方法為：
其中Kp為比例系數(shù)、Ki為積分系數(shù)、和Kd為微分系數(shù)，k為采樣序號，k = 1，2, 3…； 所述的電動推桿的設(shè)定定位位置為待實(shí)現(xiàn)的電動推桿定位位置； 步驟（4)、根據(jù)u(k)值的正負(fù)控制直流電機(jī)軸轉(zhuǎn)動方向：u(k) > 0時，輸出一個高電 平TTL信號，u (k) < 0時，輸出一個低電平TTL信號，TTL信號經(jīng)過電流驅(qū)動芯片后控制雙 開雙擲的繼電器，繼電器控制供給電機(jī)的電流的方向，實(shí)現(xiàn)控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向；u(k) > 0 時，電機(jī)正轉(zhuǎn)，u (k) < 0,電機(jī)反轉(zhuǎn)； 根據(jù)脈沖寬度u (k)的絕對值控制直流電機(jī)軸轉(zhuǎn)速：利用脈沖寬度u (k)的絕對值調(diào)制 PWM脈沖波；PWM脈沖波經(jīng)過放大后驅(qū)動場效應(yīng)管，改變電機(jī)的驅(qū)動電流大小，從而實(shí)現(xiàn)電 機(jī)速度的控制；偏差值e(k)的絕對值越大，其輸出值脈沖寬度u(k)的絕對值越大，即控制 電機(jī)加速運(yùn)動；偏差值e(k)的絕對值越小，其輸出值脈沖寬度u (k)的絕對值越小，即控制 電機(jī)減速運(yùn)動；e(k) = 0時，u (k) = 0,即控制電機(jī)停止。
【文檔編號】H02P21/00GK104333282SQ201410670428
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】李強(qiáng), 盧冠軍 申請人:杭州電子科技大學(xué)