CN108322112B - 一种步进电机的复合运动控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种步进电机的复合运动控制方法，其属于电机控制领域的技术，包括：步骤S1，设置所述移动装置的设定位置；步骤S2，步骤S2，获取所述移动装置的当前位置，并将所述当前位置与所述设定位置进行比较；步骤S3，在所述速度累加器增加所述加速度累加器的当前值，并判断所述速度累加器中的值是否达到一预设的溢出值。该技术方案的有益效果是：本发明通过位置传感器能够实现高精度、高响应速度的闭环控制，从而提高了步进电机的响应速度，并相应的降低了控制复杂度。

Description

一种步进电机的复合运动控制方法
技术领域
本发明涉及的是一种电机控制领域的技术，具体是一种步进电机的复合运动控制方法。
背景技术
步进电机又称为脉冲电机，基于最基本的电磁铁原理，它是一种可以自由回转的电磁铁，其动作原理是依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩。
步进电机相对于其它控制用途电机的最大区别是，它接收数字控制信号(电脉冲信号)并转化成与之相对应的角位移或直线位移，它本身就是一个完成数字模式转化的执行元件。
而且它可开环位置控制，输入一个脉冲信号就得到一个规定的位置增量，这样的所谓增量位置控制系统与传统的直流控制系统相比，其成本明显减低，几乎不必进行系统调整。步进电机的角位移量与输入的脉冲个数严格成正比，而且在时间上与脉冲同步。因而只要控制脉冲的数量、频率和电机绕组的相序，即可获得所需的转角、速度和方向。
步进电机运动控制包括加减速、换向、急停、路径规划等。现有的步进电机控制系统由于控制算法较为复杂，因而需要性能较高的平台来实时处理步进电机控制算法，使得产品成本较高；成本低的平台，由于性能有限，无法实现实时控制步进电机复合运动；现有步进电机控制系统为开环控制系统，在外力改变装置位置后，系统位置基准得不到更新，使得后续运动的位置出现固定误差。
现有的步进电机控制方法对平台性能要求较高，性能低的平台无法实现复合运动，对运动的命令响应较慢。
现有步进电机控制系统为开环控制系统，在外力改变装置位置后，系统位置基准得不到更新，使得后续运动的位置出现固定误差。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种步进电机的复合运动控制方法。本发明通过位置传感器能够实现高精度、高响应速度的闭环控制，直接通过速度累加器、位置累加器以及加速度累加器来实现速度以及位置的精确控制，简化了控制的流程，从而提高了步进电机的响应速度，并相应的降低了控制复杂度。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种步进电机的复合运动控制方法，其中，所述步进电机用于驱动一移动装置，所述步进电机连有一速度累加器、一位置累加器和一加速度累加器，将一预设的设定加速度的数值赋予所述加速度累加器，具体包括以下步骤：
步骤S1，设置所述移动装置的设定位置；
步骤S2，获取所述移动装置的当前位置，并将所述当前位置与所述设定位置进行比较：
若所述当前位置与所述设定位置不相等，则进行步骤S3；
若所述当前位置与所述设定位置相等，则执行步骤S1，以设置新的所述设定位置；
步骤S3，在所述速度累加器中增加所述加速度累加器的当前值，并判断所述速度累加器中的值是否达到一预设的溢出值：
若所述速度累加器达到所述溢出值，则位置累加器加一，并向与所述步进电机相连的一控制器输出一驱动脉冲后所述速度累加器归零，回到步骤S1；
若所述速度累加器没有达到所述溢出值溢出，则回到步骤S1。
优选的，该步进电机的复合运动控制方法，其中，在所述步骤S3中，回到所述步骤S1之前，将所述加速度累加器的所述当前值与一预设的设定速度相对比：
若所述加速度累加器的所述当前值大于所述设定速度，则所述加速度累加器减去所述设定加速度；
若所述加速度累加器的所述当前值等于所述设定速度，则所述加速度累加器的数值不变；
若所述加速度累加器的所述当前值小于所述设定速度，则所述加速度累加器加上所述设定加速度。
优选的，该步进电机的复合运动控制方法，其中，在所述步骤S2中，所述移动装置的所述当前位置通过一设置于所述移动装置的位置传感器获得。
优选的，该步进电机的复合运动控制方法，其中，所述位置传感器为磁性旋转位置传感器或光电编码位置传感器。
优选的，该步进电机的复合运动控制方法，其中，所述设定位置、所述设定加速度以及所述设定速度根据一输入所述移动装置的控制指令获得。
优选的，该步进电机的复合运动控制方法，其中，所述控制指令包括移动装置的期望速度、期望加速度以及期望位置。
优选的，该步进电机的复合运动控制方法，其中，在所述步骤S1中，根据所述控制指令更新所述设定位置、所述设定加速度以及所述设定速度。
上述技术方案的有益效果是：
本发明通过位置传感器能够实现高精度、高响应速度的闭环控制，直接通过速度累加器、位置累加器以及加速度累加器来实现速度以及位置的精确控制，简化了控制的流程，从而提高了步进电机的响应速度，并相应的降低了控制复杂度。
附图说明
图1为本发明的较佳的实施例中，一种步进电机的复合运动控制方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本实施例涉及一种步进电机的复合运动控制方法，通过控制步进电机的运动来控制该步进电机驱动的移动装置的运动过程。
所述步进电机用于驱动一移动装置，所述步进电机连有一速度累加器、一位置累加器和一加速度累加器，并将一预设的设定加速度的数值赋予所述加速度累加器。
速度累加器、位置累加器和加速度累加器为独立的计数模块。
速度累加器、位置累加器和加速度累加器可以通过软件实现，也可以通过硬件实现。
如图1所示，本实施例中步进电机的复合运动控制方法具体包括以下步骤：
步骤S1，预先设置所述移动装置的设定位置。
设定位置根据输入的控制指令获得，所述控制指令包括移动装置的期望速度、期望加速度以及期望位置。
初始时，将期望位置作为移动装置的设定位置。同时，根据期望加速度以及期望速度设置后续步骤用到的设定加速度以及设定速度。
在所述步骤S1中，根据所述控制指令更新所述设定位置、所述设定加速度以及所述设定速度。控制指令可能发生变化，所以从在步骤S2或步骤S3回到步骤S1后，需要根据控制指令对设定位置、所述设定加速度以及所述设定速度进行跟新。
如果控制指令改变，则根据改变后的期望位置、期望速度以及期望加速度来从新设置设定速度、设定加速度以及设定位置。
步骤S2，获取所述移动装置的当前位置，并将所述当前位置与所述设定位置进行比较：
若所述当前位置与所述设定位置不相等，则进行步骤S3；
若所述当前位置与所述设定位置相等，则执行步骤S1，以设置新的所述设定位置。
所述移动装置的所述当前位置通过一设置于所述移动装置的位置传感器获得。
当移动装置的当前位置与所述设定位置相等时，说明移动装置以及到达的设定位置，回到步骤S1。在步骤S1中，根据控制指令对设定位置以及其它参数进行更新，而后在顺序执行步骤S2和步骤S3。
较佳的实施例中，所述位置传感器为磁性旋转位置传感器或光电编码位置传感器。
步骤S3，在所述速度累加器增加所述加速度累加器的当前值，并判断所述速度累加器中的值是否达到一预设的溢出值：
若所述速度累加器达到所述溢出值，则位置累加器加一，并向与所述步进电机相连的一控制器输出一驱动脉冲后所述速度累加器归零，回到步骤S1；
若所述速度累加器没有达到所述溢出值溢出，则回到步骤S1。
在所述步骤S3中，回到所述步骤S1之前，将所述加速度累加器的所述当前值与一预设的设定速度相对比：
若所述加速度累加器的所述当前值大于所述设定速度，则所述加速度累加器减去一预设的设定加速度；
若所述加速度累加器的所述当前值等于所述设定速度，则所述加速度累加器的数值不变；
若所述加速度累加器的所述当前值小于所述设定速度，则所述加速度累加器加上所述设定加速度。
无论速度累加器是否溢出都需要将所述加速度累加器的所述当前值与一预设的设定速度相对比，并根据三种情况对加速度累加器的值进行加、减或不变。
通过速度累加器的以加速度累加器中的数值进行累加，当速度累加器溢出后进行输出一个驱动脉冲，步进电机转动一个角度，同时位置累加器数值加一。通过位置累加器实现统计路程距离的功能。速度累加器溢出后归零，通过步骤S1～步骤S3再一次的进行累加。
通过上述过程实现对步进电机的复合控制。
本发明的步进电机的复合运动控制方法，与现有技术相比：
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种步进电机的复合运动控制方法，其特征在于，所述步进电机用于驱动一移动装置，所述步进电机连有一速度累加器、一位置累加器和一加速度累加器，将一预设的设定加速度的数值赋予所述加速度累加器；
具体包括以下步骤：
步骤S1，设置所述移动装置的设定位置；
步骤S2，获取所述移动装置的当前位置，并将所述当前位置与所述设定位置进行比较：
若所述当前位置与所述设定位置不相等，则进行步骤S3；
若所述当前位置与所述设定位置相等，则执行步骤S1，以设置新的所述设定位置；
步骤S3，在所述速度累加器中增加所述加速度累加器的当前值，并判断所述速度累加器中的值是否达到一预设的溢出值：
若所述速度累加器达到所述溢出值，则位置累加器加一，并向与所述步进电机相连的一控制器输出一驱动脉冲后所述速度累加器归零，回到步骤S1；
若所述速度累加器没有达到所述溢出值溢出，则回到步骤S1；
将所述加速度累加器的所述当前值与一预设的设定速度相对比：
所述步骤S 3还包括：
每次回到所述步骤S1之前，若所述加速度累加器的所述当前值大于所述设定速度，则所述加速度累加器减去一预设的设定加速度；
若所述加速度累加器的所述当前值等于所述设定速度，则所述加速度累加器的数值不变；
若所述加速度累加器的所述当前值小于所述设定速度，则所述加速度累加器加上所述设定加速度。
2.根据权利要求1所述的步进电机的复合运动控制方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述移动装置的所述当前位置通过一设置于所述移动装置的位置传感器获得。
3.根据权利要求2所述的步进电机的复合运动控制方法，其特征在于，所述位置传感器为磁性旋转位置传感器或光电编码位置传感器。
4.根据权利要求1所述的步进电机的复合运动控制方法，其特征在于，所述设定位置、所述设定加速度以及所述设定速度根据一输入所述移动装置的控制指令获得。
5.根据权利要求4所述的步进电机的复合运动控制方法，其特征在于，所述控制指令包括移动装置的期望速度、期望加速度以及期望位置。
6.根据权利要求5所述的步进电机的复合运动控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，根据所述控制指令更新所述设定位置、所述设定加速度以及所述设定速度。
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