CN114421828A - 一种具有自动纠偏功能的电机转向控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有自动纠偏功能的电机转向控制系统，该系统包括：CAN通讯模块：用以实现中央处理器和微处理器之间角度控制指令的数据交换；角度传感器：与微处理器连接，用以获取电机的当前转向角度；微处理器：与CAN通讯模块连接，用以根据角度控制指令的控制角度和电机的当前转向角度获取用以控制电机转向的控制输出量；电机控制器：与微处理器连接，用以通过接收的控制输出量控制电机运转，与现有技术相比，本发明具有输出控制精度高、振荡收敛快、电机响应迅速和稳定性高等优点。

Description

一种具有自动纠偏功能的电机转向控制系统及方法

技术领域

本发明涉及电机转向控制技术领域，尤其是涉及一种具有自动纠偏功能的电机转向控制系统及方法。

背景技术

传统转向控制器无法弥补机械结构精密度过大导致的控制误差，且角度重复控制误差累积增大，导致无法达到理想的控制效果。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有自动纠偏功能的电机转向控制系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种具有自动纠偏功能的电机转向控制系统，该系统包括：

CAN通讯模块：用以实现中央处理器和微处理器之间角度控制指令的数据交换；

角度传感器：与微处理器连接，用以获取电机的当前转向角度；

微处理器：与CAN通讯模块连接，用以根据角度控制指令的控制角度和电机的当前转向角度获取用以控制电机转向的控制输出量；

电机控制器：与微处理器连接，用以通过接收的控制输出量控制电机运转。

所述的CAN通讯模块用以接收中央处理器的角度控制指令，并将角度控制指令传输至微处理器。

所述的角度控制指令包括左转向指令和右转向指令。

所述的微处理器内部设有位置式PID控制模块。

所述的位置式PID控制模块用以根据角度控制指令的控制角度与当前转向角度之间的角度差计算控制输出量。

一种应用如所述电机转向控制系统的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：微处理器运行，进行程序初始化；

步骤2：判断电机控制角度是否校准，若否，则执行电机校准；

步骤3：校准完毕后，微处理器接收CAN通讯模块传输的角度控制指令，即电机的控制角度CAngle；

步骤4：微处理器获取角度传感器数值Value，并根据角度传感器数值Value获取电机的当前转向角度Angle；

步骤5：微处理器计算当前转向角度Angle和控制角度CAngle之间的角度差，并通过位置式PID控制模块计算控制输出量；

步骤6：电机控制器接收控制输出量，并根据控制输出量执行角度控制指令以控制电机运转，返回至步骤3。

所述的步骤2中，执行电机校准的过程具体为：

微处理器向电机下发左转向指令至左转满量程，同时记录此时角度传感器数值Value1，再下发右转向指令至右转满量程，同时记录此时角度传感器数值Value2，此时校准完毕并存储校准完毕的标志位和角度传感器数值。

所述的步骤4中，当前转向角度Angle的计算公式为：

其中，Value为角度传感器数值，Value1为当电机左转至满量程时的角度传感器数值，Value2为电机右转至满量程时的角度传感器数值。

所述的步骤5中，当前转向角度Angle和控制角度CAngle之间的角度差的计算公式为：

e＝|CAngle-Angle|

其中，e为当前转向角度Angle和控制角度CAngle之间的角度差。

所述的步骤5中，控制输出量的计算公式为：

pwm＝Kp*e(k)+Ki*∑e(k)+Kd[e(k)-e(k-1)]

其中，pwm为控制输出值，e(k)为第k采样时刻的角度差，e(k-1)为第k-1采样时刻的角度差，Kp为比例调节系数，Ki为积分调节系数，Kd为微分调节系数。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明采用模块化设计，能够通过通讯与其他系统集成；

2、本发明内部包含微处理器，采样角度传感器与输入控制角度误差，通过位置式PID计算控制输出量控制电机执行位置，微处理器采用位置式PID计算控制输出量，输出控制精度高、振荡收敛快，电机响应迅速、稳定性高；

3、控制模块内部有角度传感器，能够获取机械结构执行精度，通过校准弥补控制精度。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图。

图2为本发明的方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

本发明提供了一种具有自动纠偏功能的电机转向控制系统，该系统包括CAN通讯模块、微处理器、电机控制器、电机和角度传感器。

CAN通讯模块用以实现中央处理器和微处理器间角度控制指令的数据交换；

角度传感器用以获取电机当前运转角度，并计算获得角度差；

微处理器用以接收CAN通讯模块传输的角度控制指令，读取电机当前运转角度，根据电机当前运转角度计算角度差和控制角度差，并通过位置式PID控制模块计算控制输出量，即输出控制电机转向，进而将控制输出量传输至电机控制器；

电机控制器根据控制输出量控制电机运转。

应用该系统的方法包括以下步骤：

该方法包括以下步骤：

步骤1：微处理器运行，进行程序初始化；

步骤2：判断电机控制角度是否校准，若否，则执行电机校准；

步骤3：校准完毕后，微处理器接收CAN通讯模块传输的角度控制指令，即电机的控制角度CAngle；

步骤4：微处理器获取角度传感器数值Value，并根据角度传感器数值Value获取电机的当前转向角度Angle；

步骤5：微处理器计算当前转向角度Angle和控制角度CAngle之间的角度差，并通过位置式PID控制模块计算控制输出量；

步骤6：电机控制器接收控制输出量，并根据控制输出量执行角度控制指令以控制电机运转，返回至步骤3。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种具有自动纠偏功能的电机转向控制系统，其特征在于，该系统包括：

CAN通讯模块：用以实现中央处理器和微处理器之间角度控制指令的数据交换；

角度传感器：与微处理器连接，用以获取电机的当前转向角度；

微处理器：与CAN通讯模块连接，用以根据角度控制指令的控制角度和电机的当前转向角度获取用以控制电机转向的控制输出量；

电机控制器：与微处理器连接，用以通过接收的控制输出量控制电机运转。

2.根据权利要求1所述的一种具有自动纠偏功能的电机转向控制系统，其特征在于，所述的CAN通讯模块用以接收中央处理器的角度控制指令，并将角度控制指令传输至微处理器。

3.根据权利要求2所述的一种具有自动纠偏功能的电机转向控制系统，其特征在于，所述的角度控制指令包括左转向指令和右转向指令。

4.根据权利要求2所述的一种具有自动纠偏功能的电机转向控制系统，其特征在于，所述的微处理器内部设有位置式PID控制模块。

5.根据权利要求4所述的一种具有自动纠偏功能的电机转向控制系统，其特征在于，所述的位置式PID控制模块用以根据角度控制指令的控制角度与当前转向角度之间的角度差计算控制输出量。

6.一种应用如权利要求1～5任一项所述电机转向控制系统的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：微处理器运行，进行程序初始化；

步骤2：判断电机控制角度是否校准，若否，则执行电机校准；

步骤3：校准完毕后，微处理器接收CAN通讯模块传输的角度控制指令，即电机的控制角度CAngle；

步骤4：微处理器获取角度传感器数值Value，并根据角度传感器数值Value获取电机的当前转向角度Angle；

步骤5：微处理器计算当前转向角度Angle和控制角度CAngle之间的角度差，并通过位置式PID控制模块计算控制输出量；

步骤6：电机控制器接收控制输出量，并根据控制输出量执行角度控制指令以控制电机运转，返回至步骤3。

7.根据权利要求6所述的一种方法，其特征在于，所述的步骤2中，执行电机校准的过程具体为：

微处理器向电机下发左转向指令至左转满量程，同时记录此时角度传感器数值Value1，再下发右转向指令至右转满量程，同时记录此时角度传感器数值Value2，此时校准完毕并存储校准完毕的标志位和角度传感器数值。

8.根据权利要求7所述的一种方法，其特征在于，所述的步骤4中，当前转向角度Angle的计算公式为：

其中，Value为角度传感器数值，Value1为当电机左转至满量程时的角度传感器数值，Value2为电机右转至满量程时的角度传感器数值。

9.根据权利要求6所述的一种方法，其特征在于，所述的步骤5中，当前转向角度Angle和控制角度CAngle之间的角度差的计算公式为：

e＝|CAngle-Angle|

其中，e为当前转向角度Angle和控制角度CAngle之间的角度差。

10.根据权利要求9所述的一种方法，其特征在于，所述的步骤5中，控制输出量的计算公式为：

pwm＝Kp*e(k)+Ki*∑e(k)+Kd[e(k)-e(k-1)]

其中，pwm为控制输出值，e(k)为第k采样时刻的角度差，e(k-1)为第k-1采样时刻的角度差，Kp为比例调节系数，Ki为积分调节系数，Kd为微分调节系数。

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