CN109639211B - 一种闸机控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种闸机控制系统及控制方法，涉及闸机技术领域，该闸机控制系统包括：电源、驱动器、伺服电机和三个霍尔传感器，电源与驱动器电连接，驱动器与伺服电机电连接，伺服电机与闸机机械连接带动闸机的转动，伺服电机上设置三个霍尔传感器可检测伺服电机转动磁场的变化输出对应的三相电压值。由于伺服电机与驱动器之间采用位置闭环，速度闭环以及电流闭环的闭环控制，驱动器可以根据伺服电机运行时的位置信息、速度信息以及电流信息实现对闸机开关的精准控制。其中，采用霍尔传感器替换了现有的增量式编码器，可以安装于伺服电机转子的内部，减小了伺服电机的尺寸，装配工艺更为简单。

Description

一种闸机控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及闸机技术领域，具体而言，涉及一种闸机控制系统及控制方法。

背景技术

闸机是目前先进高科技管理手段中常用的智能控制设备，现已广泛应用于地铁、车站、码头、景区以及小区等人员出入需要进行安检或需要控制人流等的场所，可以用于管理人流同时规范行人的出入，从而为用户提供更为安全可靠的综合管理。

现有技术中，闸机的传动结构主要为无刷电机加到位开关和伺服电机加增量式编码器。无刷电机的控制方式可以在无法安装编码器的场合下实现位置、速度以及电流的闭环控制；伺服电机加增量式编码器的控制方式传动的效率很高，运行过程中噪音很小且电磁辐射小。

但是，采用现有技术，导致闸机的控制不够精准，使用不方便。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一闸机控制系统及控制方法，以提高对闸机控制的精准度。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种闸机控制系统，包括：电源、驱动器、伺服电机和三个霍尔传感器，所述电源与所述驱动器电连接，所述驱动器与所述伺服电机电连接，三个所述霍尔传感器分别设置在所述伺服电机上，用于检测所述伺服电机转动磁场的变化输出对应的三相电压值；所述电源，用于给所述闸机控制系统供电；所述驱动器，包括：H桥电机驱动电路和控制芯片，所述H桥电机驱动电路与所述伺服电机通过三相动力线连接，用于驱动所述伺服电机转动，输出三相电流值，所述控制芯片分别与所述H桥电机驱动电路、所述伺服电机和三个霍尔传感器电连接，用于接收所述三相电压值得到所述伺服电机的位置信息和速度信息，根据所述位置信息和速度信息通过所述H桥电机驱动电路控制所述伺服电机的转动位置和转动速度，接收所述三相电流值，根据所述三相电流值通过所述H桥电机驱动电路控制所述伺服电机的转矩；所述伺服电机与所述闸机机械连接，用于根据所述转动位置、所述转动速度和所述转矩带动所述闸机转动。

可选地，所述驱动器还包括：电流采样电路和第一滤波电路，所述电流采样电路分别与所述伺服电机和所述第一滤波电路电连接，用于对输出的三相电流值进行采样后发送给所述第一滤波电路，所述第一滤波电路与所述控制芯片电连接，用于对采样后的三相电流值进行滤波后发送给所述控制芯片。

可选地，所述驱动器还包括：差分放大电路和第二滤波电路，所述差分放大电路分别与三个所述霍尔传感器和第二滤波电路电连接，用于对输出的三相电压值进行放大后发送给所述第二滤波电路，所述第二滤波电路与所述控制芯片电连接，用于对放大后的三相电压值进行滤波后发送给所述控制芯片。

可选地，所述驱动器包括主驱动器和至少一个从驱动器，所述主驱动器和所述至少一个从驱动器分别通过通信连接。

可选地，所述主驱动器和所述至少一个从驱动器分别通过CAN总线连接。

可选地，所述伺服电机包括多个，所述从驱动器包括多个，多个所述伺服电机和多个所述驱动器一一对应电连接。

第二方面，本发明实施例还提供了一种闸机控制方法，应用于第一方面所述的闸机控制系统，所述方法包括：通过三个霍尔传感器获取伺服电机转动磁场变化输出对应的三相电压值，通过三相动力线获取所述伺服电机转动磁场变化输出对应的三相电流值；根据获取的所述三相电压值确定在预设时间内所述伺服电机的位置信息；根据所述位置信息在所述预设时间内的变化量确定所述伺服电机速度信息；根据所述位置信息、所述速度信息以及所述三相电流值分别控制所述伺服电机的转动位置、转动速度以及转矩。

可选地，在所述通过三相动力线获取所述伺服电机转动磁场变化输出对应的三相电流值之后，所述方法还包括：对所述三相电流值进行电流采样处理，获取采样处理后的三相电流值；对所述采样处理后的三相电流值进行滤波处理，获取滤波处理后的三相电流值。

可选地，在所述通过三个霍尔传感器获取伺服电机转动磁场变化输出对应的三相电压值之后，所述方法还包括：对所述三相电压值进行差分处理，获取差分处理后的三相电压值；对所述差分处理后的三相电压值进行滤波处理，获取滤波处理后的三相电压值。

可选地，在所述对所述差分处理后的三相电压值进行滤波处理，获取滤波处理后的三相电压值之后，所述方法还包括：对滤波处理后的三相电压值进行消顶处理，获取消顶处理后的三相电压值。

本发明的有益效果是：提供了一种闸机控制系统及控制方法，该闸机控制系统包括：电源、驱动器、伺服电机和三个霍尔传感器，电源与驱动器电连接，驱动器与伺服电机电连接，伺服电机与闸机机械连接带动闸机的转动，伺服电机上设置三个霍尔传感器可检测伺服电机转动磁场的变化输出对应的三相电压值。由于伺服电机与驱动器之间采用位置闭环，速度闭环以及电流闭环的闭环控制，驱动器可以根据伺服电机运行时的位置信息、速度信息以及电流信息实现对闸机开关的精准控制。其中，采用霍尔传感器替换了现有的增量式编码器，可以安装于伺服电机转子的内部，减小了伺服电机的尺寸，装配工艺更为简单。另外，霍尔传感器为非接触式安装，相对增量式编码器成本更低、抗震、更耐油污。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种闸机控制系统图；

图2为本发明实施例提供的三个霍尔传感器位置示意图；

图3为本发明实施例提供的三相电压信号输出波形图；

图4为本发明实施例提供的另一种闸机控制系统的示意图；

图5为本发明实施例提供的又一种闸机控制系统的示意图；

图6为本发明实施例提供的又一种闸机控制系统图；

图7为本发明实施例提供的一种闸机控制方法的流程图。

图标：100-电源；200-驱动器；201-H桥电机驱动电路；202-控制芯片；203-电流采样电路；204-第一滤波电路；205-差分放大电路；206-第二滤波电路；207-DIDO接口；208-RS232串口；209-RS485串口；2010-主驱动器；2011-从驱动器；2012-驱动器电源模块；2013-CAN总线；300-伺服电机；301-磁钢；400-霍尔传感器；500-闸机；501-离合器；600-控制器；601-控制器电源模块；602-控制接口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为本发明实施例提供的一种闸机控制系统图，如图1所示，该闸机控制系统包括：电源100、驱动器200、伺服电机300和三个霍尔传感器400，电源100与驱动器200电连接，驱动器200与伺服电机300电连接，三个霍尔传感器400分别设置在伺服电机300上，用于检测伺服电机300转动磁场的变化输出对应的三相电压值；电源100，用于给闸机控制系统供电；驱动器200包括：H桥电机驱动电路201和控制芯片202，H桥电机驱动电路201与伺服电机300通过三相动力线连接，用于驱动伺服电机300转动，输出三相电流值，控制芯片202分别与H桥电机驱动电路201、伺服电机300和三个霍尔传感器400电连接，用于接收三相电流值和三相电压值得到伺服电机300的位置信息和速度信息，根据位置信息和速度信息通过H桥电机驱动电路201控制伺服电机300的转动位置和转动速度，接收三相电流值，根据三相电流值通过H桥电机驱动电路201控制伺服电机300的转矩。

其中，闸机500为一种常用的智能控制设备，可以应用于地铁、车站、码头、景区以及小区等人员出入需要进行安检或需要控制人流等的场所，以管理人流同时规范行人的出入，从而为用户提供更为安全可靠的综合管理。

电源100，可以与驱动器200电连接，为整个闸机控制系统供电。具体地，电源100可以为24V的直流电源，与驱动器200电连接，为驱动器200提供供电。当然，在实际应用中，也可以采用其他类型的电源100为整个闸机控制系统供电。

驱动器200包括：H桥电机驱动电路201和控制芯片202。其中，H桥电机驱动电路201是一种形状类似于字母H的一种直流电机控制电路，由6个三极MOS管和1个电机组成。H桥电机驱动电路201与伺服电机300电连接，根据不同MOS管的导通情况，可产生3相相位相差120°，频率幅值可变的正弦电流波流过伺服电机300。在本发明实施例中，可以采用IR2103(一种集成半桥驱动芯片)驱动H桥电机驱动电路201。

伺服电机300，为一种用在伺服控制系统中控制机械元件运转的电机，可以将接收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。伺服电机300上设置有三个霍尔传感器400，其中，霍尔传感器400是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，在本发明实施例中，用于检测H桥电机驱动电路201驱动伺服电机300转动时，伺服电机300磁场的变化输出对应的三相电压值。

具体地，控制芯片202分别与H桥电机驱动电路201、伺服电机300和三个霍尔传感器400电连接，用于接收伺服电机300转动输出的三相电流值和三个霍尔传感器400检测到的伺服电机300磁场的变化输出的对应的三相电压值，然后可以根据接收到的三相电压值确定伺服电机300的位置信息，根据确定的位置信息在预设时间内的变化量确定伺服电机300的速度信息，最后根据接收的三相电流值通过H桥电机驱动电路201控制伺服电机300的转矩、根据确定的伺服电机300的位置信息通过H桥电机驱动电路201控制伺服电机300的转动位置、根据确定的伺服电机300的速度信息通过H桥电机驱动电路201控制伺服电机300的转动速度。

示例地，在本发明实施例中，可以根据FOC(Field-Oriented Control，磁场定向控制)算法来控制伺服电机300，以根据接收的三相电流值控制H桥电机驱动电路201控制伺服电机300的转矩为例，首先对采集到的三相电流值进行数学变换和估算得到一个反馈量，然后根据反馈量与目标量的误差进行动态调节，根据最终调节后输出的三相电流值控制伺服电机300的转矩，这种电流闭环控制的方式在伺服电机300的驱动器200内部进行，可以提高伺服电机300的动态响应速度。类似地，可以通过位置闭环，根据确定的伺服电机300的位置信息通过H桥电机驱动电路201控制伺服电机300的转动位置；可以通过速度闭环，根据确定的伺服电机300的速度信息通过H桥电机驱动电路201控制伺服电机300的转动速度。

其中，H桥电机驱动电路201与伺服电机300之间通过三相动力线连接，H桥电机驱动电路201驱动伺服电机300转动，通过连接的三相动力线获取伺服电机300转动输出的三相电流值并存储在控制芯片202中。

具体地，控制芯片202可以为MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，MCU又称单片微型计算机或者计算机，是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器等周边接口及电路整合在单一芯片上形成的芯片级的计算机。

在本发明实施例中，可以采用分区间查表信号处理方式来确定伺服电机300的位置。以伺服电机300中为单对极磁钢301为例，如图2所示，为本发明提供的三个霍尔传感器400位置示意图，其中三个霍尔传感器400分别由A、B和C表示，两两之间相位相差120°，则磁钢301旋转360°时A、B和C感应到的电压信号为三相相差120°的正弦波信号。如图3所示，为本发明提供的三相电压信号输出波形图，图3中三条电压曲线在一个周期内可以被分成12个小区间，每个小区间30°，在每个区间上寻找线性度最好的一段曲线，确定线性度好的曲线段电压值所对应的伺服电机300的转动位置，根据三个霍尔传感器400检测到的三相电压值与其相对应的伺服电机300的转动位置制成如下的表格形式：

表1

然后将表1提前存储在控制芯片202中，当三个霍尔传感器400工作时，在控制芯片202中查表获取与三个霍尔传感器400感应到的三相电压值相对应的伺服电机300的转动位置，最终驱动器200可以根据接收到控制芯片202发送的伺服电机300的转动位置控制闸机500的开关。这种采用分区间查表信号处理方式来确定伺服电机300的位置的方式，可以减少控制芯片202以及驱动器200的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)的执行时间，也可以克服由于磁钢301信号非线性引起的正弦信号峰值处信号变化小，误差大的缺点，从而可以有效提高确定伺服电机300位置信息的精度。其中，本发明实施例提供的表1是正负性为分12个小区间将三相电压值二值化的结果，当三相电压值为正时取1，三相电压值为负时取0。Da为综合比较三相电压值的大小得到的值。基于区间首地址可以确定与三相电压值相对应的伺服电机300的位置信息。

另外，伺服电机300可以与闸机500机械连接，用于根据伺服电机300的转动位置、转动速度以及转矩带动闸机500转动，实现对闸机500的精准控制。在本发明实施中，具体的机械连接方式可以为，伺服电机300与闸机500通过同轴套设的联轴器连接。当然，在实际应用中，伺服电机300与闸机500之间还可以通过其他机械连接方式连接。其中，转矩为使机械元件转动的转动力矩，是一种基本载荷形式。

本发明提供的闸机控制系统包括：电源100、驱动器200、伺服电机300和三个霍尔传感器400，电源100与驱动器200电连接，驱动器200与伺服电机300电连接，伺服电机300与闸机500机械连接带动闸机500的转动，伺服电机300上设置有三个霍尔传感器400可以检测伺服电机300转动磁场的变化输出对应的三相电压值。由于伺服电机300与驱动器200之间采用了位置闭环，速度闭环以及电流闭环的闭环控制，驱动器200可以根据伺服电机300运行时的转动位置、转动速度以及转矩实现对闸机500的开关的精准控制。其中，采用霍尔传感器400替换了现有的增量式编码器，可以安装于伺服电机300转子的内部，减小了伺服电机300的尺寸，装配工艺更为简单，另外，霍尔传感器400为非接触式安装，相对增量式编码器成本更低、抗震、更耐油污。

可选地，图4为本发明提供的另一种闸机控制系统的示意图，如图4所示，驱动器200还包括：电流采样电路203和第一滤波电路204，电流采样电路203分别与伺服电机300和第一滤波电路204电连接，用于对输出的三相电流值进行采样后发送给第一滤波电路204，第一滤波电路204与控制芯片202电连接，用于对采样后的三相电流值进行滤波后发送给控制芯片202。

可以采用电流采样电路203对输出的三相电流值进行采样，同时为了使电路中的输出信号更为平滑，可以在电路中添加滤波电路，提高输出信号的直流成分，降低信号的脉动成分。因此，驱动器200还可以包括电流采样电路203和第一滤波电路204。

其中，电流采样电路203可以为ACS711*2电流采样电路203，电流采样电路203采样的三相电流值经第一滤波电路204后，发送给控制芯片202。

第一滤波电路204可以为RC滤波电路(由电阻和电容组成的滤波电路)，经滤波的平滑信号经过ADC(Analog-to-digital converter，模拟数字转换器)可以将模拟形式的连续信号转换为数字形式的离散信号，第一滤波电路204与控制芯片202电连接，将经过上述处理后的三相电流值发送给控制芯片202。

可选地，如图4所示，驱动器200还包括：差分放大电路205和第二滤波电路206，差分放大电路205分别与三个霍尔传感器400和第二滤波电路206电连接，用于对输出的三相电压值进行放大后发送给第二滤波电路206，第二滤波电路206与控制芯片202电连接，用于对放大后的三相电压值进行滤波后发送给控制芯片202。

为了提高伺服电机300输出电压信号的抗干扰能力，可以对输出电压信号进行信号差分处理，但是差分后的信号很弱，为了提高精度需要对差分处理后的信号进行信号放大处理，另外，为了使输出电压信号更为平滑，可以对输出电压信号进行滤波。因此，驱动器200还可以包括差分放大电路205和第二滤波电路206。

其中，差分放大电路205利用其电路参数的对称性和负反馈作用，可以有效的稳定静态工作点，将两路输入信号的差值进行放大。在本发明实施例中，可以通过TLC2274A(一种集成芯片，可对信号进行差分放大处理)差分放大电路205对伺服电机300输出电压信号进行差分放大。

可选地，图5为本发明提供的又一种闸机控制系统的示意图，如图5所示，该闸机控制系统还包括控制器600，所述控制器600的一端与所述电源100电连接，所述控制器600的另一端通过串口和数字信号接口与所述驱动器200电连接，用于通过所述串口和数字信号接口向所述驱动器200发送控制闸机500的开关命令。

具体地，控制器600可以通过控制器电源模块601与电源100电连接，同时控制器600的控制接口602通过驱动器200的串口和数字信号接口与驱动器200电连接，控制器600可以通过串口和数字信号接口查询位置信息、速度信息以及电流信息，并根据查询到的上述信息通过串口和数字信号接口向驱动器200发送控制闸机500开或关的命令。其中数字信号接口可以为DIDO接口207(输入输出接口)。

可选地，如图5所示，串口包括RS232串口208和RS485串口209。

控制器600与主驱动器2010之间可以通过RS232串口208和RS485串口209以及数字信号接口连接，由于驱动器200支持RS232与RS485数据转发功能，因此可以更好的实现控制器600与驱动器200之间信息与数据的实时交互。

可选地，图6为本发明提供的又一种闸机控制系统的示意图，如图6所示，驱动器200包括主驱动器2010和至少一个从驱动器2011，主驱动器2010与控制器600电连接，主驱动器2010和至少一个从驱动器2011分别通过通信连接。

由于闸机500的门可能为多个，因此为了实现同时对多个闸机500的门进行控制，需要与闸机500的门相同个数的驱动器200来实现对多个闸机500的门的控制。

需要说明的是，主驱动器2010和从驱动器2011的主从由拨码开关设置，其中，拨码开关为一种可用手拨动来操作控制的地址开关，采用二进制编码原理。

另外，当驱动器200包括主驱动器2010和至少一个从驱动器2011时，主驱动器2010和一个从驱动器2011分别通过驱动器电源模块2012与电源100电连接。

示例地，如图6所示，当闸机500有两个门时，驱动器200可以包括主驱动器2010和一个从驱动器2011，主驱动器2010控制闸机500的左门，从驱动器2011控制闸机500的右门。

可选地，如图6所示，伺服电机300包括多个，从驱动器2011包括多个，多个伺服电机300和多个驱动器200一一对应电连接。

由于闸机500的门可能为多个，因此为了实现同时对多个闸机500的门进行控制，需要与闸机500的门相同个数的驱动器200来实现对多个闸机500的门的控制，相应的，需要多个伺服电机300和多个驱动器200一一对应电连接，也即是，驱动器200、伺服电机300以及闸机500的门之间一一对应电连接，驱动器200根据伺服电机300运行的位置信息、速度信息以及电流信息实现与其相对应的闸机500的门的控制。

示例地，如图6所示，当闸机500有两个门时，驱动器200可以包括主驱动器2010和一个从驱动器2011，相应地，伺服电机300的个数为两个。

可选地，如图6所示，主驱动器2010和至少一个从驱动器2011分别通过CAN总线2013连接。

为了保证主驱动器2010、从驱动器2011与控制器600之间的信息与数据实时交互，可以通过CAN总线2013分别连接主驱动器2010和至少一个从驱动器2011。

其中，CAN总线2013是一种高性能和高可靠性的现场总线，支持分布式控制和实时控制，确保闸机500的门在摆闸过程中保持同步及稳定，并且能快速响应外部状态的变化。

可选地，霍尔传感器400为线性霍尔角度传感器。

可以获取伺服电机300的磁钢301绕线性霍尔角度传感器旋转产生的角度变化，从而可以基于角度变化确定伺服电机300的位置变化和速度变化。

其中，可以采用A1330角度传感器检测伺服电机300的磁钢301旋转产生的角度变化。

可选地，本发明实施例还提供了一种闸机500，包括离合器501和第一方面所述的闸机控制系统，闸机控制系统用于控制离合器501的开关。

具体地，在有人推动闸机500的门闯闸时，可以通过驱动器200控制离合器501，将伺服电机300的轴锁死，从而提高闸机控制系统的安全性。

图7为本发明实施例提供的一种闸机控制方法的流程图，如图7所示，该方法包括：

步骤S701，通过三个霍尔传感器获取伺服电机转动磁场变化输出对应的三相电压值，通过三相动力线获取伺服电机转动磁场变化输出对应的三相电流值。

由于采用伺服电机加增量式编码器控制闸机的方法在具体实施过程中，增量式编码器抗震性与耐污效果差，而且增量式编码器必须安装在伺服电机的电机轴后端，导致伺服电机的体积过长，从而导致闸机的机芯结构过大，因此，可以采用霍尔传感器替换现有的增量式编码器，将霍尔传感器安装于伺服电机转子的内部，减小了伺服电机的尺寸，装配工艺也更为简单。另外，可以通过三相动力线获取伺服电机转动磁场变化输出对应的三相电流值，利用矢量控制算法对获取的三相电流值进行处理，根据处理后的数据来控制伺服电机。

步骤S702，根据获取的三相电压值确定在预设时间内伺服电机的位置信息。

由于可以采用分区间查表信号处理方式来确定伺服电机的位置，因此，可以根据获取的所述三相电压值确定在预设时间内伺服电机的位置信息。其中，根据获取的三相电压值确定在预设时间内伺服电机的位置信息的方式可以参见前述中的相关描述，此处不再一一赘述。

步骤S703，根据位置信息在预设时间内的变化量确定伺服电机速度信息。

由于物体在某段时间内位移的变化量为速度，即对位移求导可以计算得到速度，因此，可以根据位置信息在预设时间内的变化量确定伺服电机速度信息。

步骤S704，根据位置信息、速度信息以及三相电流值分别控制所述伺服电机的转动位置、转动速度以及转矩。

可以根据确定的伺服电机的位置信息控制伺服电机的转动位置、根据确定的伺服电机的速度信息控制伺服电机的转动速度、根据确定的三相电流值控制伺服电机的转矩，可以采用FOC算法形成三个全闭环控制网络，包括位置闭环，速度闭环以及电流闭环，最终伺服电机带动闸机转动，实现对闸机开关的精准控制。

在本发明实施例中，提供了一种闸机控制方法，包括：通过三个霍尔传感器获取伺服电机转动磁场变化输出对应的三相电压值，通过三相动力线获取伺服电机转动磁场变化输出对应的三相电流值；根据获取的三相电压值确定在预设时间内伺服电机的位置信息；根据所述位置信息、所述速度信息以及所述三相电流值分别控制所述伺服电机的转动位置、转动速度以及转矩，三个闭环控制可以实现对闸机开关的精准控制。由于采用霍尔传感器替换了现有的增量式编码器，可以安装于伺服电机转子的内部，减小了伺服电机的尺寸，装配工艺更为简单，另外，霍尔传感器为非接触式安装，相对增量式编码器成本更低、抗震、更耐油污。

可选地，在通过三相动力线获取伺服电机转动磁场变化输出对应的三相电流值之后，该方法还包括：对三相电流值进行电流采样处理，获取采样处理后的三相电流值；对采样处理后的三相电流值进行滤波处理，获取滤波处理后的三相电流值。

其中，对三相电流值进行电流采样处理以及对采样处理后的三相电流值进行滤波处理的方式可以参见前述中的相关描述，此处不再一一赘述。

可选地，在通过三个霍尔传感器获取伺服电机转动磁场变化输出对应的三相电压值之后，该方法还包括：对三相电压值进行差分处理，获取差分处理后的三相电压值；对差分处理后的三相电压值进行滤波处理，获取滤波处理后的三相电压值。

示例地，假设输出的三相电压值分别为：U＝sinθ、V＝sin(θ+120°)和W＝sin(θ+240°)，则差分处理后的三相电压值为：U-V＝√3sin(θ+30°)、V-W＝√3sin(θ+90°)、W-U＝√3sin(θ+120°)，则差分处理后的三相电压值的有效值为√3。

可选地，在对差分处理后的三相电压值进行滤波处理，获取滤波处理后的三相电压值之后，该方法还包括：对滤波处理后的三相电压值进行消顶处理，获取消顶处理后的三相电压值。

由于差分处理后的信号较小，为了提高最终基于三相电压值确定的位置信息的精度，需要对差分处理后的信号进行放大，为了将有效信号尽可能的放大，将无用信号尽可能过滤，可以对滤波处理后的三相电压值进行消顶处理，获取消顶处理后的三相电压值。

示例地，若差分处理后的三相电压值的有效值为√3，CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)的采样范围是0～3.3V，取90％量程，则运放放大倍数β＝3.3*90％/√3＝1.7。

另外，CPU采样消顶处理后的三相电压值时，为了在提高采样速率的基础上提高闭环控制的速率，采样周期可以为7.5个时钟周期。

此外，由于采用了位置闭环可以实时监测实际位置与目标位置的偏差，当偏差角度大于用户设定的位置防夹参数时，闸机控制系统可以触发位置防夹保护功能，由于采用了电流闭环可以实时监测实际电流与防夹保护电流的偏差，当闸机摆门受到阻挡，实际电流大于防夹保护电流时，将触发电流防夹保护功能，位置与电流的双重防护，比单一的防护方式更佳。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种闸机控制系统，其特征在于，包括：电源、驱动器、伺服电机和三个霍尔传感器，所述电源与所述驱动器电连接，所述驱动器与所述伺服电机电连接，三个所述霍尔传感器分别设置在所述伺服电机上，用于检测所述伺服电机转动磁场的变化输出对应的三相电压值；

所述电源，用于给所述闸机控制系统供电；

所述驱动器，包括：H桥电机驱动电路和控制芯片，所述H桥电机驱动电路与所述伺服电机通过三相动力线连接，用于驱动所述伺服电机转动，输出三相电流值，所述控制芯片分别与所述H桥电机驱动电路、所述伺服电机和三个所述霍尔传感器电连接，用于接收所述三相电压值得到所述伺服电机的位置信息和速度信息，根据所述位置信息和速度信息通过所述H桥电机驱动电路控制所述伺服电机的转动位置和转动速度，接收所述三相电流值，根据所述三相电流值通过所述H桥电机驱动电路控制所述伺服电机的转矩；

所述伺服电机与所述闸机机械连接，用于根据所述转动位置、所述转动速度和所述转矩带动所述闸机转动。

2.如权利要求1所述的闸机控制系统，其特征在于，所述驱动器还包括：电流采样电路和第一滤波电路，所述电流采样电路分别与所述伺服电机和所述第一滤波电路电连接，用于对输出的三相电流值进行采样后发送给所述第一滤波电路，所述第一滤波电路与所述控制芯片电连接，用于对采样后的三相电流值进行滤波后发送给所述控制芯片。

3.如权利要求1或2所述的闸机控制系统，其特征在于，所述驱动器还包括：差分放大电路和第二滤波电路，所述差分放大电路分别与三个所述霍尔传感器和第二滤波电路电连接，用于对输出的三相电压值进行放大后发送给所述第二滤波电路，所述第二滤波电路与所述控制芯片电连接，用于对放大后的三相电压值进行滤波后发送给所述控制芯片。

4.如权利要求1所述的闸机控制系统，其特征在于，所述驱动器包括主驱动器和至少一个从驱动器，所述主驱动器和所述至少一个从驱动器分别通过通信连接。

5.如权利要求4所述的闸机控制系统，其特征在于，所述主驱动器和所述至少一个从驱动器分别通过CAN总线连接。

6.如权利要求4所述的闸机控制系统，其特征在于，所述伺服电机包括多个，所述从驱动器包括多个，多个所述伺服电机和多个所述驱动器一一对应电连接。

7.一种闸机控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6任一项所述的闸机控制系统，所述方法包括：

通过三个霍尔传感器获取伺服电机转动磁场变化输出对应的三相电压值，通过三相动力线获取所述伺服电机转动磁场变化输出对应的三相电流值；

根据获取的所述三相电压值确定在预设时间内所述伺服电机的位置信息；

根据所述位置信息在所述预设时间内的变化量确定所述伺服电机速度信息；

根据所述位置信息、所述速度信息以及所述三相电流值分别控制所述伺服电机的转动位置、转动速度以及转矩。

8.如权利要求7所述的闸机控制方法，其特征在于，在所述通过三相动力线获取所述伺服电机转动磁场变化输出对应的三相电流值之后，所述方法还包括：

对所述三相电流值进行电流采样处理，获取采样处理后的三相电流值；

对所述采样处理后的三相电流值进行滤波处理，获取滤波处理后的三相电流值。

9.如权利要求7所述的闸机控制方法，其特征在于，在所述通过三个霍尔传感器获取伺服电机转动磁场变化输出对应的三相电压值之后，所述方法还包括：

对所述三相电压值进行差分处理，获取差分处理后的三相电压值；

对所述差分处理后的三相电压值进行滤波处理，获取滤波处理后的三相电压值。

10.如权利要求9所述的闸机控制方法，其特征在于，在所述对所述差分处理后的三相电压值进行滤波处理，获取滤波处理后的三相电压值之后，所述方法还包括：

对滤波处理后的三相电压值进行消顶处理，获取消顶处理后的三相电压值。