CN117220563B - 电机控制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开提供了一种电机控制方法和装置，涉及电机控制技术，该方法在被控电机运行一圈后，记录目标信号边沿时的第一计数器值；被控电机进入第一强制定位状态并延时，记录当前编码器的第二计数器值；将被控电机的电角度值设置为零点角度，计数器置0；计算第一计数器值和第二计数器值的差值;利用差值确定Z信号电角度和被控电机零点角度的角度偏移值并计算Z信号电角度；将Z信号电角度赋值给P00‑11;被控电机进入第二强制定位状态并延时，被控电机开环运行过程中，记录目标信号的边沿；逐个对应记录被控电机的电角度值，得到被控电机的初始运行角度，解决了现有技术中电机运行控制依赖Z信号、且接线方法受限的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种电机控制方法和装置。
背景技术
目前，在电机控制过程中，通过软件实现编码器调零功能，具体的，需要获得增量编码器Z信号与电机零点角度的偏移值，进而计算得到编码器零点对应的正确的电机角度。
但是，上述方法存在以下缺点：
缺点一：需要Z信号，而一些电机的光编码盘只有AB码道，无Z信号。
缺点二：UVW信号对应的电机角度，是通过计算得到零点偏移后，根据UVW的相序规律，进行偏移后得到的。但如果UVW接线方法不按指定的相序规律接法，则得到的UVW信号对应的电机角度值是错误的，导致电机控制异常。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有电机运行控制技术中，依赖Z信号、且接线方法受限的问题，从而提供一种电机控制方法和装置。
第一方面，本发明公开实施例提供了一种电机控制方法，包括：
被控电机开环运行；
在识别到被控电机运行一圈后，开始寻找目标信号边沿；
在识别到目标信号边沿后，记录当前编码器的第一计数器值；
被控电机进入第一强制定位状态，延时第一预设时长，记录当前编码器的第二计数器值；
将被控电机的电角度值设置为零点角度，并将TIM2->CNT值置为0；
计算第一计数器值和第二计数器值的差值;
利用所述差值确定Z信号电角度和被控电机零点角度的角度偏移值；
根据所述角度偏移值计算Z信号电角度，并将Z信号电角度赋值给P00-11;
被控电机进入第二强制定位状态，延时第二预设时长后，被控电机进行开环运行；
被控电机开环运行过程中，记录目标信号的边沿；
逐个对应记录被控电机的电角度值，并分别对应赋值给P00-12、P00-13、P00-14、P00-15、P00-16和P00-17，得到被控电机的初始运行角度；
基于所述初始运行角度控制被控电机运行。
可选地，所述Z信号电角度P00-12和P00-16之间的边沿。
可选地，若编码器为复合增量式编码器，则所述目标信号为UVW信号，若编码器为增量式码盘，则所述目标信号为霍尔传感器信号。
可选地，被控电机在强制定位时，产生-90度磁场，并且把转子强制拉到电机零角度。
可选地，第一预设时长为1秒。
可选地，第二预设时长为2秒。
可选地，还包括：利用被控电机的实际电角度误差对被控电机的初始运行角度进行误差检验。
第二方面，本发明公开实施例提供了一种电机控制装置，包括：
第一被控电机控制模块，用于被控电机开环运行；
第一目标信号边沿确定模块，用于在识别到被控电机运行一圈后，开始寻找目标信号边沿；
计数器数值记录模块，用于在识别到目标信号边沿后，记录当前编码器的第一计数器值；
第一强制定位模块，用于被控电机进入第一强制定位状态，延时第一预设时长，记录当前编码器的第二计数器值；
置零模块，将被控电机的电角度值设置为零点角度，并将TIM2->CNT值置为0；
计数器差值技术模块，用于计算第一计数器值和第二计数器值的差值;
角度偏移计算模块，用于利用所述差值确定Z信号电角度和被控电机零点角度的角度偏移值；
Z信号电角度计算模块，用于根据所述角度偏移值计算Z信号电角度，并将Z信号电角度赋值给P00-11;
第二强制定位模块，用于被控电机进入第二强制定位状态，延时第二预设时长后，被控电机进行开环运行；
第二目标信号边沿确定模块，用于被控电机开环运行过程中，记录目标信号的边沿；
被控电机的电角度记录模块，用于逐个对应记录被控电机的电角度值，并分别对应赋值给P00-12、P00-13、P00-14、P00-15、P00-16和P00-17，得到被控电机的初始运行角度；
第二被控电机控制模块，基于所述初始运行角度控制被控电机运行。
第三方面，本发明公开实施例还提供一种计算机设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行上述第一方面，或第一方面中任一种可能的实施方式中的步骤。
第四方面，本发明公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面，或第一方面中任一种可能的实施方式中的步骤。
本发明的实施例提供的技术方案可以具有以下有益效果：
通过自主软件编码器调零功能，识别获取得到UVW信号与电机电角度对应关系，实现增量编码器（只需要UVW信号）与电机角度校准，提高生产调试效率，通过编码器UVW信号，结合软件获得零点角度和UVW信号（001、 010 、011、 100 、101 、110）分别对应的电机电角度，对于无Z信号的增量编码器，也能实现编码器调零功能，计算得到的编码器UVW对应的电机电角度，该方案可靠性更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。
图1示出了本发明公开实施例所提供的一种电机控制方法的流程图；
图2示出了本发明公开实施例所提供的一种电机控制装置的功能结构图；
图3示出了本发明公开实施例所提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附发明内容中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
实施例1
如图1所示，本发明公开实施例所提供的一种电机控制方法的流程图，该方法包括：
S101：被控电机开环运行。
S102：在识别到被控电机运行一圈后，开始寻找目标信号边沿。
S103：在识别到目标信号边沿后，记录当前编码器的第一计数器值。
S104：被控电机进入第一强制定位状态，延时第一预设时长，记录当前编码器的第二计数器值。
S105：将被控电机的电角度值设置为零点角度，并将TIM2->CNT值置为0。
S106：计算第一计数器值和第二计数器值的差值。
S107：利用差值确定Z信号电角度和被控电机零点角度的角度偏移值。
S108：根据角度偏移值计算Z信号电角度，并将Z信号电角度赋值给P00-11。
S109：被控电机进入第二强制定位状态，延时第二预设时长后，被控电机进行开环运行。
S110：被控电机开环运行过程中，记录目标信号的边沿。
S111：逐个对应记录被控电机的电角度值，并分别对应赋值给P00-12、P00-13、P00-14、P00-15、P00-16和P00-17，得到被控电机的初始运行角度。
S112：基于初始运行角度控制被控电机运行。
在一些可选实施例中，该方法还包括：
S113：利用被控电机的实际电角度误差对被控电机的初始运行角度进行误差检验。
在一些可选实施例中，Z信号电角度P00-12和P00-16之间的边沿。
在一些可选实施例中，若编码器为复合增量式编码器，则目标信号为UVW信号，若编码器为增量式码盘，则目标信号为霍尔传感器信号。
在一些可选实施例中，被控电机在强制定位时，产生-90度磁场，并且把转子强制拉到电机零角度。
在一些可选实施例中，第一预设时长为1秒，第二预设时长为2秒。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，通过自主软件编码器调零功能，识别获取得到UVW信号与电机电角度对应关系，实现增量编码器（只需要UVW信号）与电机角度校准，提高生产调试效率，通过编码器UVW信号，结合软件获得零点角度和UVW信号（001、 010、011、 100 、101 、110）分别对应的电机电角度，对于无Z信号的增量编码器，也能实现编码器调零功能，计算得到的编码器UVW对应的电机电角度，该方案可靠性更高。
实施例2
如图2所示，本发明实施例还提供又一种电机控制装置，该装置包括：
第一被控电机控制模块201，用于被控电机开环运行。
第一目标信号边沿确定模块202，用于在识别到被控电机运行一圈后，开始寻找目标信号边沿。
计数器数值记录模块203，用于在识别到目标信号边沿后，记录当前编码器的第一计数器值。
第一强制定位模块204，用于被控电机进入第一强制定位状态，延时第一预设时长，记录当前编码器的第二计数器值。
置零模块205，将被控电机的电角度值设置为零点角度，并将TIM2->CNT值置为0。
计数器差值技术模块206，用于计算第一计数器值和第二计数器值的差值。
角度偏移计算模块207，用于利用所述差值确定Z信号电角度和被控电机零点角度的角度偏移值。
Z信号电角度计算模块208，用于根据所述角度偏移值计算Z信号电角度，并将Z信号电角度赋值给P00-11。
第二强制定位模块209，用于被控电机进入第二强制定位状态，延时第二预设时长后，被控电机进行开环运行。
第二目标信号边沿确定模块210，用于被控电机开环运行过程中，记录目标信号的边沿。
被控电机的电角度记录模块211，用于逐个对应记录被控电机的电角度值，并分别对应赋值给P00-12、P00-13、P00-14、P00-15、P00-16和P00-17，得到被控电机的初始运行角度。
第二被控电机控制模块212，基于所述初始运行角度控制被控电机运行。
在一些可选实施例中，该装置还包括：
误差校验模块213，用于利用被控电机的实际电角度误差对被控电机的初始运行角度进行误差检验。
在一些可选实施例中，Z信号电角度P00-12和P00-16之间的边沿。
在一些可选实施例中，若编码器为复合增量式编码器，则目标信号为UVW信号，若编码器为增量式码盘，则目标信号为霍尔传感器信号。
在一些可选实施例中，被控电机在强制定位时，产生-90度磁场，并且把转子强制拉到电机零角度。
在一些可选实施例中，第一预设时长为1秒，第二预设时长为2秒。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，通过自主软件编码器调零功能，识别获取得到UVW信号与电机电角度对应关系，实现增量编码器（只需要UVW信号）与电机角度校准，提高生产调试效率，通过编码器UVW信号，结合软件获得零点角度和UVW信号（001、 010、011、 100 、101 、110）分别对应的电机电角度，对于无Z信号的增量编码器，也能实现编码器调零功能，计算得到的编码器UVW对应的电机电角度，该方案可靠性更高。
实施例3
基于同一技术构思，本申请实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器1和处理器2，如图3所示，存储器1存储有计算机程序，处理器2执行计算机程序时实现上述任一项的电机控制方法。
其中，存储器1至少包括一种类型的可读存储介质，可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器（例如，SD或DX存储器等）、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器1在一些实施例中可以是电机控制系统的内部存储单元，例如硬盘。存储器1在另一些实施例中也可以是电机控制系统的外部存储设备，例如插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card,SMC），安全数字（Secure Digital, SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。进一步地，存储器1还可以既包括电机控制系统的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器1不仅可以用于存储安装于电机控制系统的应用软件及各类数据，例如电机控制程序的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
处理器2在一些实施例中可以是一中央处理器（Central Processing Unit,CPU）、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器1中存储的程序代码或处理数据，例如执行电机控制程序等。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，通过自主软件编码器调零功能，识别获取得到UVW信号与电机电角度对应关系，实现增量编码器（只需要UVW信号）与电机角度校准，提高生产调试效率，通过编码器UVW信号，结合软件获得零点角度和UVW信号（001、 010、011、 100 、101 、110）分别对应的电机电角度，对于无Z信号的增量编码器，也能实现编码器调零功能，计算得到的编码器UVW对应的电机电角度，该方案可靠性更高。
为了便于读者理解发明实施例技术方案，下面通过具体实例对以上方案中的技术细节进行详细描述。
本发明实施例提供的电机控制方法和装置，适用对象：伺服电机、增量式编码器和角度传感器UVW信号，也适用于霍尔传感器或者编码器上的UVW信号。最终自动计算得出P00-11~P00-17，可观测编码器零点与电机零点的角度偏差情况。
电机极对数和编码器线数需要设置对：P00-12=0，P00-13=0，P00-14=0，P00-12=0，P00-13=0，00-14=0。
过程如下：
电机开环运行开始，识别到电机运行一圈后，开始找UVW信号边沿（2和6之间的边沿，暂称Z信号电角度），识别到边沿后，记录当前编码器计数器值(定时器TIM2->CNT)cnt1，电机进行强制定位状态（产生-90度磁场，把转子强制拉到电机零角度，延时1秒（确保有足够时间让转子到达零角度并稳定停留），记录当前编码器计数器值(定时器TIM2->CNT)cnt2，后并将电机的电角度值设置为零点角度，清除TIM2->CNT值为0；得到编码器及数差值CNT_Err=cnt2-cnt1;利用CNT_Err数据可得出Z信号角度和电机零点角度的角度偏移值，则可计算得出Z信号角度并赋值给P00-11。
上述情况强制定位2S后，进行开环运行（注：由于第3步强制定位后，电角度也设置为零点角度，此时电机运动情况下，电角度和电机角度都是对应起来的），电机开环运行过程中，系统开始记录UVW信号的边沿，然后一一对应记录电角度值，并对应赋值P00-12;P00-13;P00-14;P00-12;P00-13;P00-14，由上位机示波器38号通道观测。
该方案只针对复合增量式编码器（即ABZ信号，UVW信号均在一个码盘上），其他场合也适应，如增量式码盘上只有AB信号(无UVW信号以及Z信号)，电机内部装有霍尔传感器（充当UVW信号）即可。
在识别计算得到电机角度后，还有角度误差自检功能，会反馈当前计算得到编码器对应电机角度后，和实际的电角度的误差是多少（正常范围是电角度正负5度，方便生产人员进行出厂检查，确保设定的编码器角度准确）。
本发明公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述方法实施例中的电机控制方法的步骤。其中，该存储介质可以是易失性或非易失的计算机可读取存储介质。
本发明公开实施例所提供的电机控制方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行上述方法实施例中的电机控制方法的步骤，具体可参见上述方法实施例，在此不再赘述。
本发明公开实施例还提供一种计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现前述实施例的任意一种方法。该计算机程序产品可以具体通过硬件、软件或其结合的方式实现。在一个可选实施例中，计算机程序产品具体体现为计算机存储介质，在另一个可选实施例中，计算机程序产品具体体现为软件产品，例如软件开发包（Software DevelopmentKit，SDK）等等。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
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。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (4)
1.一种电机控制方法，其特征在于，包括：
被控电机开环运行；
在识别到被控电机运行一圈后，开始寻找目标信号边沿；
在识别到目标信号边沿后，记录当前编码器的第一计数器值；
被控电机进入第一强制定位状态，延时第一预设时长，记录当前编码器的第二计数器值；
将被控电机的电角度值设置为零点角度，并将定时器TIM2->CNT值置为0；
计算第一计数器值和第二计数器值的差值;
利用所述差值确定Z信号电角度和被控电机零点角度的角度偏移值；
根据所述角度偏移值计算Z信号电角度，并将Z信号电角度赋值给P00-11;
被控电机进入第二强制定位状态，延时第二预设时长后，被控电机进行开环运行；
被控电机开环运行过程中，记录目标信号的边沿；
逐个对应记录被控电机的电角度值，并分别对应赋值给P00-12、P00-13、P00-14、P00-15、P00-16和P00-17，得到被控电机的初始运行角度；
基于所述初始运行角度控制被控电机运行；
所述Z信号电角度为P00-12和P00-16之间的电角度边沿；
若编码器为复合增量式编码器，则所述目标信号为UVW信号，若编码器为增量式码盘，则所述目标信号为霍尔传感器信号；
被控电机在强制定位时，产生-90度磁场，并且把转子强制拉到电机零角度；
第一预设时长为1秒，第二预设时长为2秒；
利用被控电机的实际电角度误差对被控电机的初始运行角度进行误差检验。
2.一种电机控制装置，其特征在于，包括：
第一被控电机控制模块，用于被控电机开环运行；
第一目标信号边沿确定模块，用于在识别到被控电机运行一圈后，开始寻找目标信号边沿；
计数器数值记录模块，用于在识别到目标信号边沿后，记录当前编码器的第一计数器值；
第一强制定位模块，用于被控电机进入第一强制定位状态，延时第一预设时长，记录当前编码器的第二计数器值；
置零模块，将被控电机的电角度值设置为零点角度，并将定时器TIM2->CNT值置为0；
计数器差值技术模块，用于计算第一计数器值和第二计数器值的差值;
角度偏移计算模块，用于利用所述差值确定Z信号电角度和被控电机零点角度的角度偏移值；
Z信号电角度计算模块，用于根据所述角度偏移值计算Z信号电角度，并将Z信号电角度赋值给P00-11;
第二强制定位模块，用于被控电机进入第二强制定位状态，延时第二预设时长后，被控电机进行开环运行；
第二目标信号边沿确定模块，用于被控电机开环运行过程中，记录目标信号的边沿；
被控电机的电角度记录模块，用于逐个对应记录被控电机的电角度值，并分别对应赋值给P00-12、P00-13、P00-14、P00-15、P00-16和P00-17，得到被控电机的初始运行角度；
第二被控电机控制模块，基于所述初始运行角度控制被控电机运行；
误差校验模块，用于利用被控电机的实际电角度误差对被控电机的初始运行角度进行误差检验；
所述Z信号电角度为P00-12和P00-16之间的电角度边沿；
若编码器为复合增量式编码器，则所述目标信号为UVW信号，若编码器为增量式码盘，则所述目标信号为霍尔传感器信号；
被控电机在强制定位时，产生-90度磁场，并且把转子强制拉到电机零角度；
第一预设时长为1秒，第二预设时长为2秒。
3.一种计算机设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如权利要求1所述电机控制方法。
4.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1所述电机控制方法。
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