CN112462807B - 导电滑环位置控制方法、控制装置及计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种导电滑环位置控制方法，该方法能够在不同的运动阶段适时地改变电机的转速，从而实现了导电滑环低速启动，高速旋转至目标位置后低速刹车的控制过程。本发明还提供一种用于执行所述方法的导电滑环位置控制装置。本发明还提供一种计算机可读存储介质。与现有技术比较本发明的有益效果在于：在导电滑环启动阶段，电机的转速较慢力矩较大，从而电机不易因力矩较小无法驱动导电滑环。在导电滑环运动逼近目标位置的过程中，电机的旋转速度较高，从而缩短了导电滑环位置调整的时间。在接近目标位置降低步进电机的旋转速度，有益于提高导电滑环位置控制精度。

Description

导电滑环位置控制方法、控制装置及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，具体涉及一种导电滑环位置控制方法、一种导电滑环位置控制装置以及计算机可读存储介质。
背景技术
导电滑环是在现代工业发展的过程中需求的产物，其用于相对转动的两个部件之间有可靠的电连接。在某些特定的应用场景，需要对导电滑环的旋转位置进行精准地控制。现有技术中主要采用步进电机和具有位置反馈功能的编码器一同参与对导电滑环的位置控制。
但是在现有技术中的对导电滑环的位置控制方式不是十全十美的，其也存在缺陷，主要缺陷在于：步进电机转速在控制过程中的各个阶段控制速度相同，因此若电机的转速较慢，则会造成导电滑环旋转速度较慢，位置控制时间较长，若电机的转速较快，会造成电机启动力矩较小，且导电滑环位置到位后难以停止，造成位置控制困难。
发明内容
有鉴于此，为解决现有技术中导电滑环位置控制困难的问题，本发明提供了一种导电滑环位置控制方法，包括如下步骤：
获取编码器发送的当前编码器返回码值；
判断目标位置码值与当前编码器返回码值的关系，并根据该关系向电机发送控制信号，使其启动正转或反转；
向电机发送控制信号，使其以第一速度转动；
当编码器返回码值与目标位置码值的差值的绝对值大于第一预设值小于等于第二预设值时，向电机发送控制信号，使其以第二速度转动，其中第二速度小于第一速度，第二预设值大于第一预设值；
当编码器返回码值与目标位置码值的差值的绝对值小于等于第一预设值时，向电机发送控制信号，使其停止转动。
较佳地，所述向电机发送控制信号，使其启动正转或反转，以及向电机发送控制信号，使其以第一速度转动，具体包括如下步骤：
当编码器返回码值的绝对值变化小于等于第三预设值时，向电机发送控制信号，使其以第三速度启动转动，其中第三速度小于第一速度；
当编码器返回码值的绝对值变化大于第三预设值，且编码器返回码值与目标位置码值的差值的绝对值大于第二预设值时，向电机发送控制信号，使其以第一速度转动。
较佳地，所述第二预设值的码值为40-60。
较佳地，所述第一预设值的码值为3-7。
较佳地，所述第三预设值的码值为40-60。
本发明还提供一种导电滑环位置控制装置，其特征在于，其包括控制器、编码器和电机，所述电机用于驱动导电滑环；所述编码器与所述导电滑环连接，所述编码器用于反馈所述导电滑环的位置，所述控制器分别与所述电机和所述编码器连接；所述控制器用于接收和分析数据，并且用于控制所述电机；所述导电滑环位置控制装置能够执行前述任一项的导电滑环位置控制方法。
较佳地，所述电机为步进电机。
较佳地，所述控制器为FPGA模块。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时实现前述任一项的导电滑环位置控制方法的步骤。
与现有技术比较本发明的有益效果在于：
本发明提供了一种导电滑环位置控制方法，该方法能够在不同的运动阶段适时地改变电机的转速，从而实现了导电滑环低速启动，高速旋转至目标位置后低速刹车的控制过程。本发明还提供一种用于执行所述方法的导电滑环位置控制装置。
通过导电滑环位置控制方法和导电滑环位置控制装置对导电滑环进行控制时，在导电滑环启动阶段，电机的转速较慢力矩较大，从而电机不易因力矩较小无法驱动导电滑环。在导电滑环运动逼近目标位置的过程中，电机的旋转速度较高，从而缩短了导电滑环位置调整的时间。在接近目标位置降低步进电机的旋转速度，有益于提高导电滑环位置控制精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中导电滑环位置控制装置的结构示意图；
图2为本发明实施例一导电滑环位置控制方法的流程图；
图3为本发明中控制电机及使其以第一速度转动的步骤的流程图
图4为本发明实施例四导电滑环位置控制方法的流程图。
附图标记：
控制器1、编码器2、电机3和导电滑环5。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一
图1为本发明中导电滑环位置控制装置的结构示意图。本发明提供一种导电滑环位置控制方法，其应用于导电滑环位置控制装置，如图1所示，所述导电滑环位置控制装置包括控制器1、编码器2和电机3，电机3用于驱动导电滑环；编码器2与导电滑环5连接，编码器2用于反馈导电滑环5的位置。控制器1分别与电机3和编码器2连接。控制器1用于接收和分析数据，并且能够控制电机3。
图2为本发明中导电滑环位置控制方法的流程图；如图2所示，导电滑环位置控制方法的步骤为：
步骤S100，控制器1获取编码器2发送的当前编码器返回码值；
步骤S101，控制器1判断目标位置码值与当前编码器返回码值的关系，并根据该关系向电机3发送控制信号，使其启动正转或反转；
步骤S102，控制器1向电机发送控制信号，使其以第一速度转动；
步骤S103，当编码器返回码值与目标位置码值的差值的绝对值大于第一预设值小于等于第二预设值时，控制器1向电机发送控制信号，使其以第二速度转动，其中第二速度小于第一速度，第二预设值大于第一预设值；
步骤S104，当编码器返回码值与目标位置码值的差值的绝对值小于等于第一预设值时，控制器1向电机发送控制信号，使其停止转动。
图3为本发明中控制电机及使其以第一速度转动的步骤的流程图。如图3所示，所述向电机3发送控制信号，使其启动正转或反转，以及控制器1向电机3发送控制信号，使其以第一速度转动，具体包括如下步骤：
步骤S200，当编码器返回码值的绝对值变化小于等于第三预设值时，控制器1向电机3发送控制信号，使其以第三速度启动转动，其中第三速度小于第一速度；
步骤S201，当编码器返回码值的绝对值变化大于第三预设值，且编码器返回码值与目标位置码值的差值的绝对值大于第二预设值时，控制器1向电3机发送控制信号，使其以第一速度转动。
优选地，第二预设值的码值为40-60，优选为50。优选地，第一预设值的码值为3-7，优选为5。第三预设值的码值为40-60，优选为50。
优选地，控制器1判断目标位置码值与当前编码器2返回码值的关系，当目标位置码值大于当前编码器2返回码值时，则正转，当目标位置码值小于当前编码器2返回码值时，则反转。
优选地，所述电机3为步进电机。
优选地，所述控制器1为FPGA模块。
实验结果表明，该方法可以很好地控制导电滑环的位置。
本发明中导电滑环位置控制方法的有益效果是：
本发明所述的方法利用编码器位置反馈和控制器1的控制能够在不同阶段改变步进电机的转速，从而实现了导电滑环旋转低速启动，高速旋转至目标位置后低速刹车的控制过程。其中，在启动阶段，步进电机的转速较慢力矩较大，从而步进电机不易因力矩较小无法驱动导电滑环。在导电滑环运动逼近目标位置的过程中，步进电机的旋转速度较高，从而缩短了导电滑环位置调整的时间。在接近目标位置降低步进电机的旋转速度，有益于提高导电滑环位置控制精度。
实施例二
本实施例提供一种导电滑环位置控制装置，所述导电滑环位置控制装置包括控制器1、编码器2和电机3，电机3用于驱动导电滑环；编码器2与导电滑环5连接，编码器2用于反馈导电滑环5的位置。控制器1分别与电机3和编码器2连接。控制器1用于接收和分析数据，并且能够控制电机3。导电滑环位置控制装置能够实现如实施例一中的导电滑环位置控制方法的步骤。
实施例三
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时实现如实施例一中的导电滑环位置控制方法的步骤。
实施例四
如图4所示，本实施例相比于实施例一，更加具体阐述导电滑环位置控制方法，该方法包括如下步骤：
步骤S1，控制器1判断目标位置码值与当前编码器2返回码值的关系，当目标位置码值大于当前编码器2返回码值时，则执行步骤S2，当目标位置码值小于当前编码器2返回码值时，则执行步骤S5；
步骤S2，控制器1控制电机3低速正转启动，控制器1实时监测编码器2返回的码值且判断导电滑环5转动过程中编码器2码值的增加值，当编码器2码值的增加值小于A个码值时，控制器1控制电机3低速正转，直到编码器2码值的增加值大于等于A个码值时，控制器1控制电机3高速正向运行且继续执行步骤S3；
步骤S3，控制器1判断目标位置码值与编码器2返回码值的关系，当编码器2返回码值大于目标位置码值减B个码值时，控制器1控制电机3高速正向运行，直到编码器2返回码值小于等于目标位置码值减B个码值时，控制器1控制电机3低速继续按原方向旋转且继续执行步骤S4；
步骤S4，控制器1判断目标位置码值与编码器2返回码值的关系，当编码器2返回码值大于目标位置码值减C个码值时，控制器1控制电机3低速正向运行，直到编码器2返回码值小于等于目标位置码值减C个码值时，继续执行步骤S8，其中C数值小于B；
步骤S5，控制器1控制电机3低速反转启动，控制器1实时监测编码器2返回的码值且判断导电滑环5转动过程中编码器2码值的减小值，当编码器2码值的减小值小于X个码值时，控制器1控制电机3低速反转，直到编码器2码值的减小值大于等于X个码值时，控制器1控制电机3高速反向运行且继续执行步骤S6；
步骤S6，控制器1判断目标位置码值与编码器2返回码值的关系，当编码器2返回码值大于目标位置码值加Y个码值时，控制器1控制电机3高速反向运行，直到编码器2返回码值小于等于目标位置码值加Y个码值时，控制器1控制电机3低速继续按原方向旋转且继续执行步骤S7；
步骤S7，控制器1判断目标位置码值与编码器2返回码值的关系，当编码器2返回码值大于目标位置码值加Z个码值时，控制器1控制电机3低速反向运行，直到编码器2返回码值小于等于目标位置码值加Z个码值时，继续执行步骤S8，其中Z数值小于Y；
步骤S8，控制器1控制电机3停止运行。
优选地，所述电机3为步进电机。
优选地，所述控制器1为FPGA模块。
优选地，A的数值为50，B的数值为50，C的数值为5，X的数值为50，Y的数值为50，Z的数值为5。
实验结果表明，该方法可以很好地控制导电滑环的位置。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种导电滑环位置控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取编码器发送的当前编码器返回码值；
判断目标位置码值与当前编码器返回码值的关系，并根据该关系向电机发送控制信号，使其启动正转或反转；
向电机发送控制信号，使其以第一速度转动，具体包括如下步骤：
当编码器返回码值的绝对值变化小于等于第三预设值时，向电机发送控制信号，使其以第三速度启动转动，其中第三速度小于第一速度；
当编码器返回码值的绝对值变化大于第三预设值，且编码器返回码值与目标位置码值的差值的绝对值大于第二预设值时，向电机发送控制信号，使其以第一速度转动；
当编码器返回码值与目标位置码值的差值的绝对值大于第一预设值小于等于第二预设值时，向电机发送控制信号，使其以第二速度转动，其中第二速度小于第一速度，第二预设值大于第一预设值；
当编码器返回码值与目标位置码值的差值的绝对值小于等于第一预设值时，向电机发送控制信号，使其停止转动。
2.如权利要求1所述的导电滑环位置控制方法，其特征在于，所述第二预设值的码值为40-60。
3.如权利要求1所述的导电滑环位置控制方法，其特征在于，所述第一预设值的码值为3-7。
4.如权利要求1所述的导电滑环位置控制方法，其特征在于，所述第三预设值的码值为40-60。
5.一种导电滑环位置控制装置，其特征在于，其包括控制器、编码器和电机，所述电机用于驱动导电滑环；所述编码器与所述导电滑环连接，所述编码器用于反馈所述导电滑环的位置，所述控制器分别与所述电机和所述编码器连接；所述控制器用于接收和分析数据，并且用于控制所述电机；所述导电滑环位置控制装置能够执行如权利要求1-4任一所述的导电滑环位置控制方法。
6.如权利要求5所述的导电滑环位置控制装置，其特征在于，所述电机为步进电机。
7.如权利要求5或6所述的导电滑环位置控制装置，其特征在于，所述控制器为FPGA模块。
8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时实现如权利要求1-4任一所述的导电滑环位置控制方法的步骤。
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