CN117097204A - 一种基于旋转编码器检测的电机控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于旋转编码器检测的电机控制方法，S1.对于工作区域内的每一个电机，通过DSP处理器调节PWM供电模块的占空比，在不同的占空比下，旋转编码器对电机进行转速测量，传输给DSP处理器拟合供电占空比与电机转速之间的关系；S2.工作区域中各个电机均处于工作状态时，在每一个电机处，通过旋转编码器进行电机转速实测，并将实测得到的电机转速传输给DSP处理器；S3.DSP处理器根据实测得到的各个电机的电机转速，对各个电机的PWM供电模块的占空比进行控制，从而实现对电机转速的控制调节。本发明采用旋转编码器进行转速采集，由DSP处理器直接读取即可获得电机转速，有效降低了DSP处理器的工作负担，从而有助于提高DSP处理器进行一致性控制时的处理速度。
Description
技术领域
本发明涉及旋转编码器，特别是涉及一种基于旋转编码器检测的电机控制方法。
背景技术
在同一个工作区域内，大部分电机一般为同时采购，而且经常会协同工作，因此，很多时候要求电机的转速具有一致性，例如，在一个长运输线上，可能存在多个传输带，每一个传输带通过自身的电机进行带动；若运输的物品在每个传输带上的运输速度不同，则可能会存在不好管理的情况，甚至在跨传输待进行传输时，由于速度的不同，可能会出现骤然的加速或减速，引起物品传输不稳，甚至翻滚掉落；因此常常需要进行电机转速的一致性控制；
为了实现电机的一致性控制，常常需要对电机转速进行采集，目前传统的速度计算方法是，先读取电机轴绝对位置信号，再通过软件计算得出轴的速度，DSP处理器（数字信号处理器）的开销非常大；这就浪费了DSP处理器的资源，增加了DSP处理器的工作负担，影响提高DSP处理器进行一致性控制时的处理速度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于旋转编码器检测的电机控制方法，实现了电机转速的一致性控制，并且直接采用旋转编码器进行转速采集，由DSP处理器直接读取即可获得电机转速，有效降低了DSP处理器的工作负担，从而有助于提高DSP处理器进行一致性控制时的处理速度。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于旋转编码器检测的电机控制方法，包括以下步骤：
S1.设工作区域内有K个电机，各个电机通过PWM供电模块进行供电，对于工作区域内的每一个电机，通过DSP处理器调节PWM供电模块的占空比，在不同的占空比下，通过旋转编码器对电机进行转速测量，传输给DSP处理器拟合供电占空比与电机转速之间的关系；
S2.当工作区域中各个电机均处于工作状态时，在每一个电机处，通过旋转编码器进行电机转速实测，并将实测得到的电机转速传输给DSP处理器；
S3.DSP处理器根据实测得到的各个电机的电机转速，对各个电机的PWM供电模块的占空比进行控制，从而实现对电机转速的控制调节。
本发明的有益效果是：（1）本发明实现了电机转速的一致性控制，并且直接采用旋转编码器进行转速采集，由DSP处理器直接读取即可获得电机转速，有效降低了DSP处理器的工作负担，从而有助于提高DSP处理器进行一致性控制时的处理速度；
（2）本申请在进行转速目标值确定时，充分考虑了电机转速的上下限约束，避免确定的目标值不在约束范围内的问题；
（3）本发明考虑了电机本身性能及负载可能存在差异，对每一个电机在工作状况下，转速与占空比的关系进行了拟合，得到每一个电机的二次多项式模型，并由确定的电机转速目标值，分别在各个电机对应的模型中，求得该电机所需的占空比对PWM供电模块进行控制，在考虑电机个体特性的情况下实现了转速的一致性控制。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种基于旋转编码器检测的电机控制方法，包括以下步骤：
S1.设工作区域内有K个电机，各个电机通过PWM供电模块进行供电，对于工作区域内的每一个电机，通过DSP处理器调节PWM供电模块的占空比，在不同的占空比下，通过旋转编码器对电机进行转速测量，传输给DSP处理器拟合供电占空比与电机转速之间的关系；
在本申请的实施例中，所述旋转编码器安装在电机的电机轴上。每一个所述电机均包括一个PWM供电模块；所述供电模块包括供电电源和PWM调制模块，所述PWM调制模块用于对供电电源的输出电压进行脉冲调制，然后利用调制后的脉冲电压对电机进行供电；各个PWM供电模块输出的电压幅值相同且保持不变。
所述步骤S1中，通过调节PWM供电模块的供电占空比，在不同的占空比下，通过旋转编码器对电机进行转速测量，拟合供电占空比与电机转速之间的关系的过程如下：
S101.对于工作区域内的任一个电机，使其处于正常工作状态，在占空比下分别进行电机转速测量，将得到的电机转速记为/>；其中，/>表示设定的第n个占空比，/>表示第n个占空比/>对应的电机转速，/>，/>不小于3，表示测试时选择的占空比数量；
S102.由于电机的转速与占空比呈正相关，但并不是严格的线性关系，构建二次多项式回归模型：
x表示占空比， y表示电机转速，a，b，c为二次多项式回归模型中待求解的参数，二次多项式回归模型用于表征占空比与转速的关系；
S103.利用占空比构成的集合和对应的电机转速集合对二次多项式回归模型进行拟合，求解出参数a，b，c，从而得到当前电机的二次多项式回归模型；
S104.对于工作区域内的每一个电机，重复执行步骤S101~S103，得到每一个电机的二次多项式模型，表征各个电机供电占空比与电机转速之间的关系。
所述DSP处理器连接有一个存储模块，步骤S104中得到各个电机的二次多项式模型后，将得到的二次多项式模型保存在存储模块中。
所述旋转编码器选择AD2S1205芯片，旋转编码器与DSP处理器间采用SPI通讯方式进行信号传输。
所述存储模块中还保存有预先设定的占空比正常取值范围和电机转速的正常取值范围。
S2.当工作区域中各个电机均处于工作状态时，在每一个电机处，通过旋转编码器进行电机转速实测，并将实测得到的电机转速传输给DSP处理器；
S3.DSP处理器根据实测得到的各个电机的电机转速，对各个电机的PWM供电模块的占空比进行控制，从而实现对电机转速的控制调节。
所述步骤S3包括：
S301.设K个电机对应的电机转速分别为，其中/>表示对第i个电机实测得到的电机转速，/>；DSP处理器计算K个电机转速的平均值；
S302.设预先设定的电机转速的正常取值范围的区间为，其中，/>表示取值下限，/>表示取值上限；DSP处理器根据/>与区间/>的关系，确定电机转速的目标值V：
若位于区间/>内，则电机转速的目标值/>；
若小于/>，则电机转速的目标值/>；
若大于/>，则电机转速的目标值/>；
S303.DSP处理器将电机转速的目标值带入任一电机的二次多项式模型内，求解对应的占空比：
带入时，将目标值V作为y，求解出两个x解；
设占空比正常取值范围，/>表示取值下限，/>表示取值上限；将位于/>的解作为该电机的占空比目标值；
DSP处理器控制PWM供电模块调节到占空比目标值，实现对该电机的控制；
S304.对于每一个电机，重复中心步骤S303，完成对所有电机的控制。
上述说明示出并描述了本发明的一个优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于旋转编码器检测的电机控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.设工作区域内有K个电机，各个电机通过PWM供电模块进行供电，对于工作区域内的每一个电机，通过DSP处理器调节PWM供电模块的占空比，在不同的占空比下，通过旋转编码器对电机进行转速测量，传输给DSP处理器拟合供电占空比与电机转速之间的关系；
S2.当工作区域中各个电机均处于工作状态时，在每一个电机处，通过旋转编码器进行电机转速实测，并将实测得到的电机转速传输给DSP处理器；
S3.DSP处理器根据实测得到的各个电机的电机转速，对各个电机的PWM供电模块的占空比进行控制，从而实现对电机转速的控制调节。
2.根据权利要求1所述的一种基于旋转编码器检测的电机控制方法，其特征在于：所述旋转编码器安装在电机的电机轴上。
3.根据权利要求1所述的一种基于旋转编码器检测的电机控制方法，其特征在于：每一个所述电机均包括一个PWM供电模块；所述供电模块包括供电电源和PWM调制模块，所述PWM调制模块用于对供电电源的输出电压进行脉冲调制，然后利用调制后的脉冲电压对电机进行供电；各个PWM供电模块输出的电压幅值相同且保持不变。
4.根据权利要求1所述的一种基于旋转编码器检测的电机控制方法，其特征在于：所述步骤S1中，通过调节PWM供电模块的供电占空比，在不同的占空比下，通过旋转编码器对电机进行转速测量，拟合供电占空比与电机转速之间的关系的过程如下：
S101.对于工作区域内的任一个电机，使其处于正常工作状态，在占空比下分别进行电机转速测量，将得到的电机转速记为/>；其中，/>表示设定的第n个占空比，/>表示第n个占空比对应的电机转速，/>，/>不小于3，表示测试时选择的占空比数量；
S102.由于电机的转速与占空比呈正相关，但并不是严格的线性关系，构建二次多项式回归模型：
x表示占空比，y表示电机转速，a，b，c为二次多项式回归模型中待求解的参数，二次多项式回归模型用于表征占空比与转速的关系；
S103.利用占空比构成的集合和对应的电机转速集合/>对二次多项式回归模型进行拟合，求解出参数a，b，c，从而得到当前电机的二次多项式回归模型；
S104.对于工作区域内的每一个电机，重复执行步骤S101~S103，得到每一个电机的二次多项式模型，表征各个电机供电占空比与电机转速之间的关系。
5.根据权利要求4所述的一种基于旋转编码器检测的电机控制方法，其特征在于：所述DSP处理器连接有一个存储模块，步骤S104中得到各个电机的二次多项式模型后，将得到的二次多项式模型保存在存储模块中。
6.根据权利要求1所述的一种基于旋转编码器检测的电机控制方法，其特征在于：所述旋转编码器选择AD2S1205芯片，旋转编码器与DSP处理器间采用SPI通讯方式进行信号传输。
7.根据权利要求5所述的一种基于旋转编码器检测的电机控制方法，其特征在于：所述存储模块中还保存有预先设定的占空比正常取值范围和电机转速的正常取值范围。
8.根据权利要求7所述的一种基于旋转编码器检测的电机控制方法，其特征在于：所述步骤S3包括：
S301.设K个电机对应的电机转速分别为，其中/>表示对第i个电机实测得到的电机转速，/>；DSP处理器计算K个电机转速的平均值/>；
S302.设预先设定的电机转速的正常取值范围的区间为，其中，/>表示取值下限，/>表示取值上限；DSP处理器根据/>与区间/>的关系，确定电机转速的目标值V：
若位于区间/>内，则电机转速的目标值/>；
若小于/>，则电机转速的目标值/>；
若大于/>，则电机转速的目标值/>；
S303.DSP处理器将电机转速的目标值带入任一电机的二次多项式模型内，求解对应的占空比：
带入时，将目标值V作为y，求解出两个x解；
设占空比正常取值范围，/>表示取值下限，/>表示取值上限；将位于的解作为该电机的占空比目标值；
DSP处理器控制PWM供电模块调节到占空比目标值，实现对该电机的控制；
S304.对于每一个电机，重复中心步骤S303，完成对所有电机的控制。
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