CN109391191A - 一种电机控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机控制系统及方法，所述电机控制系统包括：闭环控制模块、开环控制模块、电机和电机转动角度判断模块；电机当前第一转动角度和定位角度的差值的绝对值大于预设的角度阈值时，闭环控制模块采用闭环控制方式驱动电机转动，电机当前第一转动角度和定位角度的差值的绝对值不大于预设的角度阈值时，开环控制模块采用开环控制方式驱动电机转动。这样可以避免开环控制存在的电机整个运行的过程中无功功率损耗较大、系统功耗大、驱动效率不高的问题。并且可以避免闭环控制存在的在电机转动接近停止时，系统反复在定位角度处进行调整，出现爬行现象，造成电机低速振荡，影响电机低速运动性能的问题。

Description

一种电机控制系统及方法

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种电机控制系统及方法。

背景技术

对步进电机的控制方式包括开环控制和闭环控制。开环控制结构示意图如图1所示，脉冲发生器产生脉冲信号，脉冲信号经过脉冲分配器和功率放大器传输至步进电机，由驱动电源为功率放大器供电。一个脉冲信号控制步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，也就是步距角。通过控制脉冲信号个数来控制角位移量，从而达到对步进电机准确定位的目的。

开环控制存在的问题是，整个过程中都是采用恒定电流的控制方法，给定的参考电流不会根据负载进行变化，一直都是恒定的设置值，而当负载较小时，电机整个运行的过程中无功功率损耗较大、系统功耗大、驱动效率不高。

伺服控制也就是闭环控制结构示意图如图2所示，整个控制过程存在电流、速度等反馈环节，通过闭环调节使得实际反馈量跟随参考输入量动态变化。采用矢量控制的方式，通过控制逆变器功率器件的开关模式及导通时间，产生有效电压矢量来逼近圆形磁场轨迹，从而带动电机转动。

闭环控制存在的问题是，用户可以对电机进行定位控制，也就是控制电机转动到定位角度时停下，在电机转动接近定位角度时，由于电流控制量很小，导致输出力矩很小，在系统摩擦力等影响下，造成系统反复在定位角度处进行调整，出现爬行现象，造成电机低速振荡，影响电机低速运动性能。而且电机停止时的扭矩很小，在外界负载的扰动下，也会引起电机反复定位调整。

发明内容

本发明实施例提供了一种电机控制系统及方法，用以解决电机整个运行的过程中无功功率损耗较大、系统功耗大、驱动效率不高，以及在电机转动接近定位角度时，出现爬行现象，造成电机低速振荡，影响电机低速运动性能的问题。

本发明实施例提供了一种电机控制系统，所述电机控制系统包括：闭环控制模块、开环控制模块和电机，所述电机控制系统还包括：电机转动角度判断模块；

所述电机转动角度判断模块分别与所述电机、所述闭环控制模块和所述开环控制模块连接，用于获取电机当前的第一转动角度以及电机停止转动时的定位角度，判断所述第一转动角度和定位角度的差值的绝对值是否大于预设的角度阈值，如果是，控制所述闭环控制模块与所述电机连接，如果否，控制所述开环控制模块与所述电机连接；

所述闭环控制模块，用于在与所述电机连接时，采用闭环控制方式向所述电机传输第一驱动电压值，驱动所述电机转动；

所述开环控制模块，用于在与所述电机连接时，采用开环控制方式向所述电机传输第二驱动电压值，驱动所述电机转动。

进一步地，所述电机控制系统还包括：位置传感器；

所述位置传感器分别与所述电机转动角度判断模块和所述电机连接；

所述电机转动角度判断模块，具体用于获取所述位置传感器输出的信号，根据所述信号确定电机当前的第一转动角度。

进一步地，所述电机控制系统还包括：开关模块；

所述开关模块的第一开关端与所述闭环控制模块连接，第二开关端与所述开环控制模块连接，第三开关端与所述电机连接；所述开关模块的控制端与所述电机转动角度判断模块连接；

所述电机转动角度判断模块，具体用于如果判断所述第一转动角度和定位角度的差值的绝对值大于预设的角度阈值，向所述开关模块发送第一控制信号，控制所述开关模块的第一开关端与第三开关端导通；如果判断所述第一转动角度和定位角度的差值的绝对值不大于预设的角度阈值，向所述开关模块发送第二控制信号，控制所述开关模块的第二开关端与第三开关端导通。

进一步地，所述闭环控制模块包括：电流控制器；

所述电机转动角度判断模块，具体用于如果判断所述第一转动角度和定位角度的差值的绝对值大于预设的角度阈值，控制所述电流控制器与所述电机连接；

所述电流控制器，用于在与所述电机连接时，向所述电机传输第一驱动电压值，驱动所述电机转动。

进一步地，所述电机控制系统还包括：电机驱动模块；

所述电机驱动模块分别与所述电流控制器和所述电机连接；

所述电流控制器，具体用于向所述电机驱动模块传输第一驱动电压值；

所述电机驱动模块，用于对所述第一驱动电压值进行park逆变换、SVPWM变换和三相逆变换，采用变换后的第一驱动电压值驱动所述电机转动。

进一步地，所述开环控制模块包括：参考电压生成模块；

所述电机转动角度判断模块，具体用于如果判断所述第一转动角度和定位角度的差值的绝对值不大于预设的角度阈值，控制所述参考电压生成模块与所述电机连接；

所述参考电压生成模块，用于向所述电机传输第二驱动电压值，驱动所述电机转动。

进一步地，所述电机控制系统还包括：电机驱动模块；

所述电机驱动模块分别与所述参考电压生成模块和所述电机连接；

所述参考电压生成模块，具体用于向所述电机驱动模块传输第二驱动电压值；

所述电机驱动模块，用于对所述第二驱动电压值进行park逆变换、SVPWM变换和三相逆变换，采用变换后的第二驱动电压值驱动所述电机转动。

进一步地，所述开环控制模块包括：偏移角度生成模块；

所述电机转动角度判断模块，具体用于如果判断所述第一转动角度和定位角度的差值的绝对值不大于预设的角度阈值，控制所述偏移角度生成模块与所述电机连接；

所述偏移角度生成模块，用于获取电机当前的第二转动角度以及电机停止转动时的定位角度，根据所述第二转动角度、定位角度和电机齿数，采用公式θ＝(Pa-Pb)*N，确定偏移角度，向所述电机传输偏移角度，控制电机停止转动时的角度为定位角度；

式中，Pa为定位角度，Pb为第二转动角度，N为电机齿数，θ为偏移角度。

另一方面，本发明实施例提供了一种电机控制方法，所述方法包括：

电机转动角度判断模块获取电机当前的第一转动角度以及电机停止转动时的定位角度，判断所述第一转动角度和定位角度的差值的绝对值是否大于预设的角度阈值；

如果是，控制闭环控制模块采用闭环控制方式驱动电机转动；

如果否，控制开环控制模块采用闭环控制方式驱动电机转动。

进一步地，所述获取电机当前的第一转动角度包括：

获取位置传感器输出的信号，根据所述信号确定电机当前的第一转动角度。

本发明实施例提供了一种电机控制系统，所述电机控制系统包括：闭环控制模块、开环控制模块和电机，所述电机控制系统还包括：电机转动角度判断模块；所述电机转动角度判断模块分别与所述电机、所述闭环控制模块和所述开环控制模块连接，用于获取电机当前的第一转动角度以及电机停止转动时的定位角度，判断所述第一转动角度和定位角度的差值的绝对值是否大于预设的角度阈值，如果是，控制所述闭环控制模块与所述电机连接，如果否，控制所述开环控制模块与所述电机连接；所述闭环控制模块，用于在与所述电机连接时，采用闭环控制方式向所述电机传输第一驱动电压值，驱动所述电机转动；所述开环控制模块，用于在与所述电机连接时，采用开环控制方式向所述电机传输第二驱动电压值，驱动所述电机转动。

由于在本发明实施例中，电机转动角度判断模块判断电机当前的第一转动角度和定位角度的差值的绝对值大于预设的角度阈值时，控制闭环控制模块采用闭环控制方式驱动电机转动，角度差值的绝对值大于预设的角度阈值时，采用闭环控制，这样可以避免开环控制存在的电机整个运行的过程中无功功率损耗较大、系统功耗大、驱动效率不高的问题。判断模块判断电机当前的第一转动角度和定位角度的差值的绝对值不大于预设的角度阈值时，控制开环控制模块采用开环控制方式驱动电机转动。角度差值的绝对值不大于预设的角度阈值时，采用开环控制，可以避免闭环控制存在的在电机转动接近停止时，系统反复在定位角度处进行调整，出现爬行现象，造成电机低速振荡，影响电机低速运动性能的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中开环控制结构示意图；

图2为现有技术中闭环控制结构示意图；

图3为本发明实施例1提供的电机控制系统结构示意图；

图4为本发明实施例2提供的电机控制系统结构示意图；

图5为本发明实施例3提供的电机控制系统结构示意图；

图6为本发明实施例4提供的闭环控制模块结构示意图；

图7为本发明实施例5提供的电机控制系统结构示意图；

图8为本发明实施例5提供的电机驱动模块结构示意图；

图9为本发明实施例6提供的电机控制系统结构示意图；

图10为本发明实施例7提供的电机控制系统结构示意图；

图11为本发明实施例8提供的电机控制系统结构示意图；

图12为本发明实施例9提供的电机控制过程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

图3为本发明实施例提供的电机控制系统结构示意图，所述电机控制系统包括：闭环控制模块11、开环控制模块12和电机13，所述电机控制系统还包括：电机转动角度判断模块14；

所述电机转动角度判断模块14分别与所述电机13、所述闭环控制模块11和所述开环控制模块12连接，用于获取电机13当前的第一转动角度以及电机13停止转动时的定位角度，判断所述第一转动角度和定位角度的差值的绝对值是否大于预设的角度阈值，如果是，控制所述闭环控制模块11与所述电机13连接，如果否，控制所述开环控制模块12与所述电机13连接；

所述闭环控制模块11，用于在与所述电机13连接时，采用闭环控制方式向所述电机13传输第一驱动电压值，驱动所述电机13转动；

所述开环控制模块12，用于在与所述电机13连接时，采用开环控制方式向所述电机13传输第二驱动电压值，驱动所述电机13转动。

在本发明实施例中，如图3所示，电机控制系统包括：闭环控制模块11、开环控制模块12、电机13和电机转动角度判断模块14。其中，电机转动角度判断模块14分别与闭环控制模块11、开环控制模块12和电机13连接。

在电机13转动的过程中，电机转动角度判断模块14可以获取电机13当前的位置，也就是电机13当前的第一转动角度，并且，用户可以向电机转动角度判断模块14输入电机停止转动时的位置，也就是定位角度。电机转动角度判断模块14中保存有预设的角度阈值，电机转动角度判断模块14在获取到第一转动角度和定位角度后，计算第一转动角度和定位角度的差值的绝对值，然后将该绝对值与预设的角度阈值进行比较。

当第一转动角度和定位角度的差值的绝对值大于预设的角度阈值，则此时当前的第一转动角度距离定位角度还较大，电机转动角度判断模块14可以控制闭环控制模块11与电机13连接。闭环控制模块11与电机13连接后，闭环控制模块11采用闭环控制方式向电机13传输第一驱动电压值，驱动电机13转动。这样在电机13当前的第一转动角度距离定位角度较大的运行过程中，采用闭环控制模块11驱动电机13转动。由于闭环控制模块11驱动电机13转动的过程存在电流和转动角度的反馈，闭环控制模块11根据反馈的信息可以实时调整控制电流，可以避免开环控制存在的电机整个运行的过程中无功功率损耗较大、系统功耗大、驱动效率不高的问题。另外，采用闭环控制模块11驱动电机13转动，相较于开环控制模块12驱动电机13转动，可以使电机13的最高转速更高，电机13的快速响应性能更好。

当第一转动角度和定位角度的差值的绝对值不大于预设的角度阈值，则此时当前的第一转动角度距离定位角度较小，将要停止在定位角度，电机转动角度判断模块14可以控制开环控制模块12与电机13连接。开环控制模块12与电机13连接后，开环控制模块12采用开环控制方式向电机13传输第二驱动电压值，驱动电机13转动。这样在电机13当前的第一转动角度距离定位角度较小时，采用开环控制模块12驱动电机13转动。由于开环控制模块12驱动电机13转动的过程不存在电流和转动角度的反馈，也就不存在在定位角度处进行反复调整，因此可以避免闭环控制存在的在电机13转动接近停止时，系统反复在定位角度处进行调整，出现爬行现象，造成电机低速振荡，影响电机低速运动性能的问题。

实施例2：

在上述实施例的基础上，图4为本发明实施例提供的电机控制系统结构示意图，所述电机控制系统还包括：位置传感器21；

所述位置传感器21分别与所述电机转动角度判断模块14和所述电机13连接；

所述电机转动角度判断模块14，具体用于获取所述位置传感器21输出的信号，根据所述信号确定电机13当前的第一转动角度。

如图4所示，电机控制系统还包括位置传感器21，位置传感器21分别与电机转动角度判断模块14和电机13连接。其中，位置传感器可以是磁编码器、光电编码器或者旋转编码器等。

如果位置传感器为磁编码器或光电编码器，在电机13转动过程中，位置传感器21可以向电机转动角度判断模块14反馈脉冲信号个数。电机转动角度判断模块14中可以保存脉冲信号个数与电机转动角度的对应关系，其中，脉冲信号个数与电机转动角度的对应关系是由位置传感器型号决定的，例如，某型号的磁编码器的脉冲信号个数与电机转动角度的对应关系为4096个脉冲信号对应360度，如果电机转动角度判断模块14获取磁编码器21输出的脉冲信号个数为3000，则确定电机13当前的第一转动角度为(3000/4096)*360度＝263.7度。

如果位置传感器为旋转编码器，在电机13转动过程中，位置传感器21可以向电机转动角度判断模块14反馈电压值。电机转动角度判断模块14中可以保存电压值与电机转动角度的对应关系，其中，电压值与电机转动角度的对应关系是由位置传感器型号决定的，根据位置传感器21反馈的电压值，以及电压值与电机转动角度的对应关系，可以确定出电机13当前的第一转动角度。

电机转动角度判断模块14在获取到第一转动角度和定位角度后，判断第一转动角度和定位角度的差值的绝对值是否大于预设的角度阈值，如果是，控制闭环控制模块11驱动电机13转动，如果否，控制开环控制模块12驱动电机13转动。其中，预设的角度阈值可以是大于磁编码器精度，小于电机步矩角的值。该步距角指的是一个脉冲信号控制步进电机转动的固定角度。

实施例3：

在上述各实施例的基础上，图5为本发明实施例提供的电机控制系统结构示意图，所述电机控制系统还包括：开关模块31；

所述开关模块31的第一开关端与所述闭环控制模块11连接，第二开关端与所述开环控制模块12连接，第三开关端与所述电机13连接；所述开关模块31的控制端与所述电机转动角度判断模块14连接；

所述电机转动角度判断模块14，具体用于如果判断所述第一转动角度和定位角度的差值的绝对值大于预设的角度阈值，向所述开关模块31发送第一控制信号，控制所述开关模块31的第一开关端与第三开关端导通；如果判断所述第一转动角度和定位角度的差值的绝对值不大于预设的角度阈值，向所述开关模块31发送第二控制信号，控制所述开关模块31的第二开关端与第三开关端导通。

如图5所示，电机控制系统还包括开关模块31，开关模块31包括第一开关端、第二开关端、第三开关端和控制端，开关模块31的控制端与电机转动角度判断模块14连接，用于接收电机转动角度判断模块14传输的控制信号，并根据控制信号进行相应操作。开关模块31的第一开关端与闭环控制模块11连接，第二开关端与开环控制模块12连接，第三开关端与电机13连接，该相应操作可以是第一开关端与第三开关端连接，或第二开关端与第三开关端连接，或第一开关端和第二开关端都不与第三开关端连接。

具体的，当电机13不工作时，电机转动角度判断模块14可以向开关模块31发送断开控制信号，控制开关模块31的第一开关端和第二开关端都不与第三开关端连接。当电机13正常工作时，电机转动角度判断模块14如果判断电机当前的第一转动角度和定位角度的差值的绝对值大于预设的角度阈值，向开关模块发31送第一控制信号，控制开关模块31的第一开关端与第三开关端导通，这样就使得闭环控制模块11和电机13导通，进而闭环控制模块11可以采用闭环控制方式向电机13传输第一驱动电压值，驱动电机13转动。电机转动角度判断模块14如果判断电机当前的第一转动角度和定位角度的差值的绝对值不大于预设的角度阈值，向开关模块发31送第二控制信号，控制开关模块31的第二开关端与第三开关端导通，这样就使得开环控制模块12和电机13导通，进而开环控制模块12可以采用开环控制方式向电机13传输第二驱动电压值，驱动电机13转动。

实施例4：

在上述各实施例的基础上，图6为本发明实施例提供的闭环控制模块结构示意图，所述闭环控制模块11包括：电流控制器111；

所述电机转动角度判断模块14，具体用于如果判断所述第一转动角度和定位角度的差值的绝对值大于预设的角度阈值，控制所述电流控制器111与所述电机13连接；

所述电流控制器111，用于在与所述电机13连接时，向所述电机13传输第一驱动电压值，驱动所述电机13转动。

闭环控制模块11中除了电流控制器111之外，还包括参考角度生成器112、角度控制器113、速度控制器114、角度反馈单元115、速度反馈单元116和电流反馈单元117。

角度控制器113分别与参考角度生成器112和速度控制器114连接，参考角度生成器112还与角度反馈单元115连接，速度控制器114还分别与电流控制器111和速度反馈单元116连接，电流控制器111还与电流反馈单元117连接，角度反馈单元115、速度反馈单元116和电流反馈单元117还分别与电机13连接。

随着电机13的转动，角度反馈单元115，可以向角度控制器113输出反馈角度；参考角度生成器112可以获取电机当前的第一转动角度以及电机停止转动时的定位角度，根据第一转动角度和定位角度确定电机转动加减速曲线，该电机转动加减速曲线可以是S曲线、指数曲线等。然后根据预设的时刻和电机转动加减速曲线确定参考角度，也就是在电机转动加减速曲线中，每个预设的时刻对应的角度都为参考角度，参考角度生成器112根据当前时刻和电机转动加减速曲线，可以确定出当前的参考角度，然后将参考角度传输至角度控制器113。角度控制器113根据参考角度和反馈角度确定参考速度，并传输至速度控制器114。具体的，角度控制器113计算参考角度与反馈角度的差值，根据该差值可以确定出参考速度，并传输至速度控制器114。其中，参考角度与反馈角度的差值越大，得到的参考速度越大。

随着电机13的转动，速度反馈单元116可以向速度控制器114输出反馈速度，速度控制器114根据反馈速度和参考速度，确定参考电流，并传输至电流控制器111。具体的，速度控制器114计算参考速度与反馈速度的差值，根据该差值可以确定出参考电流，并传输至电流控制器111。其中，参考速度与反馈速度的差值越大，得到的参考电流越大。

随着电机13的转动，电流反馈单元117可以向电流控制器111输出反馈电流，电流控制器根据反馈电流和参考电流，确定第一驱动电压值，并传输至电机13，驱动电机13转动。具体的，电流控制器111计算参考电流与反馈电流的差值，根据该差值可以确定出第一驱动电压值，并传输至电机13，驱动电机13转动。

其中，闭环控制模块11中的电流控制器111、参考角度生成器112、角度控制器113、速度控制器114、角度反馈单元115、速度反馈单元116和电流反馈单元117之间相互配合产生第一驱动电压值的过程属于现有技术，在此不再进行赘述。

实施例5：

在上述各实施例的基础上，图7为本发明实施例提供的电机控制系统结构示意图，所述电机控制系统还包括：电机驱动模块41；

所述电机驱动模块41分别与所述电流控制器111和所述电机13连接；

所述电流控制器111，具体用于向所述电机驱动模块41传输第一驱动电压值；

所述电机驱动模块41，用于对所述第一驱动电压值进行park逆变换、SVPWM变换和三相逆变换，采用变换后的第一驱动电压值驱动所述电机13转动。

在本发明实施例中，电机控制系统还包括电机驱动模块41，电机驱动模块41可以接收电流控制器111传输的第一驱动电压值，然后对第一驱动电压值进行park逆变换、SVPWM变换和三相逆变换，进而采用变换后的第一驱动电压值驱动电机13转动。

具体的，如图8所示，电机驱动模块41中可以包括park逆变换单元411、SVPWM变换单元412和三相逆变器413。SVPWM变换单元412分别与park逆变换单元411和三相逆变器413连接，park逆变换单元411与电流控制器111连接，三相逆变器413与电机13连接。电流控制器111将第一驱动电压值输出至park逆变换单元411，park逆变换单元411将经过park逆变换的第一驱动电压值输出至SVPWM变换单元412，SVPWM变换单元412将经过SVPWM变换的第一驱动电压值输出至三相逆变器413，三相逆变器413再采用经过三相逆变换的第一驱动电压值驱动电机13转动。

实施例6：

在上述各实施例的基础上，图9为本发明实施例提供的电机控制系统结构示意图，所述开环控制模块包括：参考电压生成模块121；

所述电机转动角度判断模块14，具体用于如果判断所述第一转动角度和定位角度的差值的绝对值不大于预设的角度阈值，控制所述参考电压生成模块121与所述电机13连接；

所述参考电压生成模块121，用于向所述电机13传输第二驱动电压值，驱动所述电机13转动。

如图9所示，开环控制模块12包括参考电压生成模块121，开环控制模块12具体是通过参考电压生成模块121来向电机13传输第二驱动电压值的。参考电压生成模块121输出的第二驱动电压值在电机13停止之前保持不变，并且第二驱动电压值决定了最终电机停止在定位角度时保持的力矩大小。参考电压生成模块121中可以保存第二驱动电压值与力矩大小的对应关系，根据用户需要的力矩大小，可以选择输出对应的第二驱动电压值。

因此，本发明实施例提供的电机控制系统既可以应用在某些电机停止时需要较大的保持力矩的场景中，例如电机停止时，球机云台处于垂直方向，也可以应用在某些电机停止时需要较小的保持力矩的场景中。

实施例7：

在上述各实施例的基础上，图10为本发明实施例提供的电机控制系统结构示意图，所述电机控制系统还包括：电机驱动模块41；

所述电机驱动模块41分别与所述参考电压生成模块121和所述电机13连接；

所述参考电压生成模块121，具体用于向所述电机驱动模块41传输第二驱动电压值；

所述电机驱动模块41，用于对所述第二驱动电压值进行park逆变换、SVPWM变换和三相逆变换，采用变换后的第二驱动电压值驱动所述电机13转动。

在本发明实施例中，电机驱动模块41分别与参考电压生成模块121和电机13连接，电机驱动模块41可以对第二驱动电压值进行park逆变换、SVPWM变换和三相逆变换，采用变换后的第二驱动电压值驱动电机13转动。其中，电机驱动模块41的处理过程与上述实施例介绍的过程相同，在此不再进行赘述。

实施例8：

在上述各实施例的基础上，图11为本发明实施例提供的电机控制系统结构示意图，所述开环控制模块12包括：偏移角度生成模块122；

所述电机转动角度判断模块14，具体用于如果判断所述第一转动角度和定位角度的差值的绝对值不大于预设的角度阈值，控制所述偏移角度生成模块122与所述电机13连接；

所述偏移角度生成模块122，用于获取电机13当前的第二转动角度以及电机停止转动时的定位角度，根据所述第二转动角度、定位角度和电机齿数，采用公式θ＝(Pa-Pb)*N，确定偏移角度，向所述电机13传输偏移角度，控制电机13停止转动时的角度为定位角度；

式中，Pa为定位角度，Pb为第二转动角度，N为电机齿数，θ为偏移角度。

为了保证电机停止转动时的角度为定位角度，开环控制模块12中还需要包括偏移角度生成模块122，由偏移角度生成模块122向电机13传输偏移角度，控制电机13停止转动时的角度为定位角度。

具体的，电机转动角度判断模块14如果判断所述第一转动角度和定位角度的差值的绝对值不大于预设的角度阈值，控制偏移角度生成模块122与电机13连接。偏移角度生成模块122可以获取到电机当前的第二转动角度，并且用户可以向偏移角度生成模块122输入电机停止转动时的定位角度，也可以由电机转动角度判断模块14将定位角度传输至偏移角度生成模块122。另外，在偏移角度生成模块122中可以保存电机齿数，然后将第二转动角度、定位角度和电机齿数代入公式θ＝(Pa-Pb)*N，即可确定偏移角度，式中，Pa为定位角度，Pb为第二角度，N为电机齿数，θ为偏移角度。本发明实施例中的电机当前的第二转动角度为由闭环控制方式切换为开环控制方式时的电机当前角度。偏移角度生成模块122确定偏移角度后，向电机13传输偏移角度，可以控制电机13停止转动时的角度为定位角度，实现对电机13是准确定位。

实施例9：

图12为本发明实施例提供的电机控制过程示意图，该过程包括以下步骤：

S101：电机转动角度判断模块获取电机当前的第一转动角度以及电机停止转动时的定位角度，判断所述第一转动角度和定位角度的差值的绝对值是否大于预设的角度阈值；如果是，进行S102，如果否，进行S103。

S102：控制闭环控制模块采用闭环控制方式驱动电机转动。

S103：控制开环控制模块采用闭环控制方式驱动电机转动。

在电机转动的过程中，电机转动角度判断模块可以获取电机当前的位置，也就是电机当前的第一转动角度，并且，用户可以向电机转动角度判断模块输入电机停止转动时的位置，也就是定位角度。电机转动角度判断模块中保存有预设的角度阈值，电机转动角度判断模块在获取到第一转动角度和定位角度后，计算第一转动角度和定位角度的差值的绝对值，然后将该绝对值与预设的角度阈值进行比较。

当第一转动角度和定位角度的差值的绝对值大于预设的角度阈值，则此时当前的第一转动角度距离定位角度还较大，电机转动角度判断模块可以控制闭环控制模块与电机连接。闭环控制模块与电机连接后，闭环控制模块采用闭环控制方式向电机传输第一驱动电压值，驱动电机转动。这样在电机当前的第一转动角度距离定位角度较大的运行过程中，采用闭环控制模块驱动电机转动。由于闭环控制模块11驱动电机转动的过程存在电流和转动角度的反馈，闭环控制模块根据反馈的信息可以实时调整控制电流，可以避免开环控制存在的电机整个运行的过程中无功功率损耗较大、系统功耗大、驱动效率不高的问题。另外，采用闭环控制模块驱动电机转动，相较于开环控制模块驱动电机转动，可以使电机的最高转速更高，电机的快速响应性能更好。

当第一转动角度和定位角度的差值的绝对值不大于预设的角度阈值，则此时当前的第一转动角度距离定位角度较小，将要停止在定位角度，电机转动角度判断模块可以控制开环控制模块与电机连接。开环控制模块与电机连接后，开环控制模块采用开环控制方式向电机传输第二驱动电压值，驱动电机转动。这样在电机当前的第一转动角度距离定位角度较小时，采用开环控制模块驱动电机转动。由于开环控制模块驱动电机转动的过程不存在电流和转动角度的反馈，也就不存在在定位角度处进行反复调整，因此可以避免闭环控制存在的在电机转动接近停止时，系统反复在定位角度处进行调整，出现爬行现象，造成电机低速振荡，影响电机低速运动性能的问题。

所述获取电机当前的第一转动角度包括：

获取位置传感器输出的信号，根据所述信号确定电机当前的第一转动角度。

位置传感器可以是磁编码器、光电编码器或者旋转编码器等。

如果位置传感器为磁编码器或光电编码器，在电机转动过程中，位置传感器可以向电机转动角度判断模块反馈脉冲信号个数。电机转动角度判断模块中可以保存脉冲信号个数与电机转动角度的对应关系，其中，脉冲信号个数与电机转动角度的对应关系是由位置传感器型号决定的，例如，某型号的磁编码器的脉冲信号个数与电机转动角度的对应关系为4096个脉冲信号对应360度，如果电机转动角度判断模块获取磁编码器输出的脉冲信号个数为3000，则确定电机当前的第一转动角度为(3000/4096)*360度＝263.7度。

如果位置传感器为旋转编码器，在电机转动过程中，位置传感器可以向电机转动角度判断模块反馈电压值。电机转动角度判断模块中可以保存电压值与电机转动角度的对应关系，其中，电压值与电机转动角度的对应关系是由位置传感器型号决定的，根据位置传感器反馈的电压值，以及电压值与电机转动角度的对应关系，可以确定出电机当前的第一转动角度。

电机转动角度判断模块在获取到第一转动角度和定位角度后，判断第一转动角度和定位角度的差值的绝对值是否大于预设的角度阈值，如果是，控制闭环控制模块驱动电机转动，如果否，控制开环控制模块驱动电机转动。其中，预设的角度阈值可以是大于磁编码器精度，小于电机步矩角的值。该步距角指的是一个脉冲信号控制步进电机转动的固定角度。

本发明实施例提供了一种电机控制系统，所述电机控制系统包括：闭环控制模块、开环控制模块和电机，所述电机控制系统还包括：电机转动角度判断模块；所述电机转动角度判断模块分别与所述电机、所述闭环控制模块和所述开环控制模块连接，用于获取电机当前的第一转动角度以及电机停止转动时的定位角度，判断所述第一转动角度和定位角度的差值的绝对值是否大于预设的角度阈值，如果是，控制所述闭环控制模块与所述电机连接，如果否，控制所述开环控制模块与所述电机连接；所述闭环控制模块，用于在与所述电机连接时，采用闭环控制方式向所述电机传输第一驱动电压值，驱动所述电机转动；所述开环控制模块，用于在与所述电机连接时，采用开环控制方式向所述电机传输第二驱动电压值，驱动所述电机转动。

由于在本发明实施例中，电机转动角度判断模块判断电机当前的第一转动角度和定位角度的差值的绝对值大于预设的角度阈值时，控制闭环控制模块采用闭环控制方式驱动电机转动，角度差值的绝对值大于预设的角度阈值时，采用闭环控制，这样可以避免开环控制存在的电机整个运行的过程中无功功率损耗较大、系统功耗大、驱动效率不高的问题。判断模块判断电机当前的第一转动角度和定位角度的差值的绝对值不大于预设的角度阈值时，控制开环控制模块采用开环控制方式驱动电机转动。角度差值的绝对值不大于预设的角度阈值时，采用开环控制，可以避免闭环控制存在的在电机转动接近停止时，系统反复在定位角度处进行调整，出现爬行现象，造成电机低速振荡，影响电机低速运动性能的问题。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种电机控制系统，所述电机控制系统包括：闭环控制模块、开环控制模块和电机，其特征在于，所述电机控制系统还包括：电机转动角度判断模块；

所述电机转动角度判断模块分别与所述电机、所述闭环控制模块和所述开环控制模块连接，用于获取电机当前的第一转动角度以及电机停止转动时的定位角度，判断所述第一转动角度和定位角度的差值的绝对值是否大于预设的角度阈值，如果是，控制所述闭环控制模块与所述电机连接，如果否，控制所述开环控制模块与所述电机连接；

所述闭环控制模块，用于在与所述电机连接时，采用闭环控制方式向所述电机传输第一驱动电压值，驱动所述电机转动；

所述开环控制模块，用于在与所述电机连接时，采用开环控制方式向所述电机传输第二驱动电压值，驱动所述电机转动。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电机控制系统还包括：位置传感器；

所述位置传感器分别与所述电机转动角度判断模块和所述电机连接；

所述电机转动角度判断模块，具体用于获取所述位置传感器输出的信号，根据所述信号确定电机当前的第一转动角度。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电机控制系统还包括：开关模块；

所述开关模块的第一开关端与所述闭环控制模块连接，第二开关端与所述开环控制模块连接，第三开关端与所述电机连接；所述开关模块的控制端与所述电机转动角度判断模块连接；

所述电机转动角度判断模块，具体用于如果判断所述第一转动角度和定位角度的差值的绝对值大于预设的角度阈值，向所述开关模块发送第一控制信号，控制所述开关模块的第一开关端与第三开关端导通；如果判断所述第一转动角度和定位角度的差值的绝对值不大于预设的角度阈值，向所述开关模块发送第二控制信号，控制所述开关模块的第二开关端与第三开关端导通。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述闭环控制模块包括：电流控制器；

所述电机转动角度判断模块，具体用于如果判断所述第一转动角度和定位角度的差值的绝对值大于预设的角度阈值，控制所述电流控制器与所述电机连接；

所述电流控制器，用于在与所述电机连接时，向所述电机传输第一驱动电压值，驱动所述电机转动。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电机控制系统还包括：电机驱动模块；

所述电机驱动模块分别与所述电流控制器和所述电机连接；

所述电流控制器，具体用于向所述电机驱动模块传输第一驱动电压值；

所述电机驱动模块，用于对所述第一驱动电压值进行park逆变换、SVPWM变换和三相逆变换，采用变换后的第一驱动电压值驱动所述电机转动。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述开环控制模块包括：参考电压生成模块；

所述电机转动角度判断模块，具体用于如果判断所述第一转动角度和定位角度的差值的绝对值不大于预设的角度阈值，控制所述参考电压生成模块与所述电机连接；

所述参考电压生成模块，用于向所述电机传输第二驱动电压值，驱动所述电机转动。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述电机控制系统还包括：电机驱动模块；

所述电机驱动模块分别与所述参考电压生成模块和所述电机连接；

所述参考电压生成模块，具体用于向所述电机驱动模块传输第二驱动电压值；

所述电机驱动模块，用于对所述第二驱动电压值进行park逆变换、SVPWM变换和三相逆变换，采用变换后的第二驱动电压值驱动所述电机转动。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述开环控制模块包括：偏移角度生成模块；

所述电机转动角度判断模块，具体用于如果判断所述第一转动角度和定位角度的差值的绝对值不大于预设的角度阈值，控制所述偏移角度生成模块与所述电机连接；

所述偏移角度生成模块，用于获取电机当前的第二转动角度以及电机停止转动时的定位角度，根据所述第二转动角度、定位角度和电机齿数，采用公式θ＝(Pa-Pb)*N，确定偏移角度，向所述电机传输偏移角度，控制电机停止转动时的角度为定位角度；

式中，Pa为定位角度，Pb为第二转动角度，N为电机齿数，θ为偏移角度。

9.一种电机控制方法，其特征在于，所述方法包括：

电机转动角度判断模块获取电机当前的第一转动角度以及电机停止转动时的定位角度，判断所述第一转动角度和定位角度的差值的绝对值是否大于预设的角度阈值；

如果是，控制闭环控制模块采用闭环控制方式驱动电机转动；

如果否，控制开环控制模块采用闭环控制方式驱动电机转动。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述获取电机当前的第一转动角度包括：

获取位置传感器输出的信号，根据所述信号确定电机当前的第一转动角度。