一种应用于星载仪器的步进电机控制系统专利检索-时钟信号电信专利检索查询-专利查询网

一种应用于星载仪器的步进电机控制系统

阅读：926发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种应用于星载仪器的步进电机控制系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种应用于星载仪器的步进电机控制系统，涉及航天电机控制领域，为了解决现有的航天领域中的复杂功能步进电机控制技术存在的问题，包括系统主控制模块、步进电机独立控制模块、步进电机位置初始化模块、第一或门、第二或门、步进电机运行状态模块、步进电机驱动模块、霍尔元器件、霍尔选择模块、步进电机处于霍尔位置判别模块、与门、霍尔有效性状态模块和步进电机驱动时钟模块；对航天领域中的具有复杂功能步进电机的控制采用置标志位-清除标志位的控制策略，防止出现错误操作，对每种功能操作采用模块化处理方式，使得程序易于维护修改，实现了星载有效载荷中的步进电机的高可靠性和高效率的控制方式，大幅度提升了系统的性能。，下面是一种应用于星载仪器的步进电机控制系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种应用于星载仪器的步进电机控制系统，包括系统主控制模块(1)、步进电机独立控制模块(2)、步进电机位置初始化模块(3)、第一或门(4)、第二或门(5)、步进电机运行状态模块(6)、步进电机驱动模块(7)、霍尔元器件(8)、霍尔选择模块(9)、步进电机处于霍尔位置判别模块(10)、与门(11)、霍尔有效性状态模块(12)和步进电机驱动时钟模块(13)；其特征是：
所述系统主控制模块(1)将步进电机独立控制信号、步进电机位置初始化信号、步进电机运行方向及运行步数信号、霍尔选择信号1分别输出给步进电机独立控制模块(2)、步进电机位置初始化模块(3)、步进电机驱动模块(7)、霍尔选择模块(9)；
步进电机独立控制模块(2)将步进电机独立控制结束信号、霍尔定位控制信号1、步进电机按照运行方向完成运行步数保持清除信号1、步进电机遇到霍尔停止运行保持清除信号1、霍尔有效性信号1分别输出给系统主控制模块(1)、步进电机驱动模块(7)、第一或门(4)、第二或门(5)以及与门(11)；
所述步进电机位置初始化模块(3)将步进电机位置初始化结束信号、步进电机按照运行方向完成运行步数保持清除信号2、步进电机遇到霍尔停止运行保持清除信号2、霍尔有效性信号2、霍尔定位控制信号2分别输出给系统主控制模块(1)、第一或门(4)、第二或门(5)、与门(11)以及步进电机驱动模块(7)；
第一或门(4)和第二或门(5)输出信号到电机运行状态模块(6)；
所述步进电机运行状态模块(6)同时向步进电机独立控制模块(2)和步进电机位置初始化模块(3)发送步进电机按照运行方向完成运行步数保持信号和步进电机遇到霍尔停止运行保持信号；
所述步进电机驱动模块(7)将步进电机按照运行方向完成运行步数信号、步进电机遇到霍尔停止运行信号输出给电机运行状态模块(6)；
霍尔元器件(8)将原始霍尔信号输出给霍尔选择模块(9)和步进电机处于霍尔位置判别模块(10)；
霍尔选择模块(9)将选定霍尔信号输出给步进电机驱动模块(7)；
与门(11)输出信号到霍尔有效性状态模块(12)；
霍尔有效性状态模块(12)输出霍尔选择信号2到霍尔选择模块(9)；
电机驱动时钟模块(13)将电机时钟信号输出给步进电机驱动模块(7)。
2.根据权利要求1所述的一种应用于星载仪器的步进电机控制系统，其特征在于：
所述步进电机独立控制模块的操作过程为：
所述系统主控制模块(1)向步进电机独立控制模块(2)发送步进电机独立控制信号，命令步进电机转动到指定位置1，同时，系统主控制模块(1)向霍尔选择模块(9)发送霍尔选择信号1，霍尔选择模块(9)根据霍尔选择信号1来选择指定霍尔元器件1，并将霍尔元器件1输出的选定霍尔信号发送到步进电机驱动模块(7)；
然后，步进电机独立控制模块(2)向步进电机驱动模块7发送霍尔定位控制信号1，步进电机驱动模块(7)寻找选定霍尔信号下降沿，步进电机独立控制模块(2)将寻找结果，即霍尔有效性信号1通过与门(11)发送给霍尔有效性状态模块(12)，当未寻找到选定霍尔信号下降沿时，认为霍尔元器件1无效，步进电机驱动模块(7)向步进电机运行状态模块(6)返回步进电机按照运行方向完成运行步数信号，步进电机运行状态模块(6)向步进电机独立控制模块(2)返回步进电机按照运行方向完成运行步数保持信号；
步进电机独立控制模块(2)接收到步进电机按照运行方向完成运行步数保持信号后，通过第一或门(4)将步进电机按照运行方向完成运行步数保持清除信号1发送给步进电机运行状态模块(6)，步进电机运行状态模块(6)将步进电机按照运行方向完成运行步数保持信号清除，并停止步进电机转动到指定位置1操作，结束步进电机独立控制操作。
3.根据权利要求2所述的一种应用于星载仪器的步进电机控制系统，其特征在于：
当寻找到选定霍尔信号下降沿时，认为霍尔元器件1有效，步进电机驱动模块(7)向步进电机运行状态模块(6)返回步进电机遇到霍尔停止运行信号，步进电机运行状态模块(6)向步进电机独立控制模块(2)返回步进电机遇到霍尔停止运行保持信号，步进电机独立控制模块(2)接收到步进电机遇到霍尔停止运行保持信号后，通过第二或门(5)将步进电机遇到霍尔停止运行保持清除信号1发送给步进电机运行状态模块(6)，步进电机运行状态模块(6)将步进电机遇到霍尔停止运行保持信号清除；
然后，步进电机驱动模块(7)根据霍尔定位控制信号1指定的运行方向和运行步数转动到指定位置1，步进电机独立控制模块(2)向系统主控制模块(1)返回步进电机独立控制结束信号，完成步进电机独立控制操作。
4.根据权利要求1所述的一种应用于星载仪器的步进电机控制系统，其特征在于：
所述步进电机位置初始化模块的操作过程为：
所述系统主控制模块1向步进电机位置初始化模块(3)发送步进电机位置初始化信号，命令步进电机转动到初值位置1，同时，霍尔选择模块(9)根据当前霍尔元器件有效性来选择指定霍尔元器件2，并将霍尔元器件2输出的选定霍尔信号发送到步进电机驱动模块(7)；
然后，步进电机位置初始化模块(3)向步进电机驱动模块(7)发送霍尔定位控制信号2，步进电机驱动模块(7)寻找选定霍尔信号下降沿，步进电机位置初始化模块(3)将寻找结果，即霍尔有效性信号2通过与门(11)发送给霍尔有效性状态模块(12)，当未寻找到选定霍尔信号下降沿时，认为霍尔元器件2无效，步进电机驱动模块(7)向步进电机运行状态模块(6)返回步进电机按照运行方向完成运行步数信号，步进电机运行状态模块(6)向步进电机位置初始化模块(3)返回步进电机按照运行方向完成运行步数保持信号，步进电机位置初始化模块(3)接收到步进电机按照运行方向完成运行步数保持信号后，通过第一或门(4)将步进电机按照运行方向完成运行步数保持清除信号2发送给步进电机运行状态模块(6)，步进电机运行状态模块(6)将步进电机按照运行方向完成运行步数保持信号清除，并停止步进电机转动到初值位置1操作，结束步进电机位置初始化操作。
5.根据权利要求4所述的一种应用于星载仪器的步进电机控制系统，其特征在于：
当寻找到选定霍尔信号下降沿时，认为霍尔元器件2有效，步进电机驱动模块(7)向步进电机运行状态模块(6)返回步进电机遇到霍尔停止运行信号，步进电机运行状态模块(6)向步进电机位置初始化模块(3)返回步进电机遇到霍尔停止运行保持信号，步进电机位置初始化模块(3)接收到步进电机遇到霍尔停止运行保持信号后，通过第二或门(5)将步进电机遇到霍尔停止运行保持清除信号2发送给步进电机运行状态模块(6)，步进电机运行状态模块(6)将步进电机遇到霍尔停止运行保持信号清除，然后，步进电机驱动模块(7)根据霍尔定位控制信号2指定的运行方向和运行步数转动到初值位置1，步进电机独立控制模块(2)向系统主控制模块(1)返回步进电机位置初始化结束信号，完成步进电机位置初始化操作。
6.根据权利要求1所述的一种应用于星载仪器的步进电机控制系统，其特征在于：
所述步进电机驱动时钟模块(13)向步进电机驱动模块(7)发送电机时钟信号，该时钟信号包括步进电机驱动时钟，霍尔边沿检测去抖动时钟，步进电机驱动模块(7)驱动步进电机转动，并采集霍尔选择模块(9)输出的选定霍尔信号，当选定霍尔信号出现下降沿时，获得连续三个信号，通过判别所述三个信号高低电平来保证真实采集到了选定霍尔信号出现的下降沿。
7.根据权利要求1所述的一种应用于星载仪器的步进电机控制系统，其特征在于：
所述霍尔元器件(8)将原始霍尔信号输出给霍尔选择模块(9)和步进电机处于霍尔位置判别模块(10)；
霍尔位置判别模块(10)根据霍尔元器件(8)发来的原始霍尔信号，来判断步进电机是否处于霍尔元器件(8)的位置处，当原始霍尔信号为低电平时，表明步进电机是处于霍尔元器件(8)的位置处，当原始霍尔信号为高电平时，表明步进电机步步是处于霍尔元器件(8)的位置处。

说明书全文

一种应用于星载仪器的步进电机控制系统

技术领域

[0001] 本发明涉及航天电机控制领域，具体涉及一种应用于星载仪器的步进电机控制系统。

背景技术

[0002] 目前，对于应用于风云气象卫星上有效载荷探测头部的步进电机，复杂的控制功能需要在地面或卫星实现，在地面或卫星将功能分解简化，将简化的操作上传探测头部，控制步进电机按照指定方向和步数进行运转，探测头部实现简单的控制功能，由于控制链路长，探测头部的步进电机容易发生停转、错转等错误，且具有控制闭环时间长的缺点，影响整个有效载荷的功能实现，因此，在探测头部直接实现步进电机的这些复杂功能，简化地面或卫星的复杂操作，可以有效提高步进电机控制的可靠性。

发明内容

[0003] 本发明为了解决现有的航天领域中的复杂功能步进电机控制技术存在的问题，提出了一种应用于星载仪器的步进电机控制方案。

[0004] 一种应用于星载仪器的步进电机控制系统，包括系统主控制模块、步进电机独立控制模块、步进电机位置初始化模块、第一或门、第二或门、步进电机运行状态模块、步进电机驱动模块、霍尔元器件、霍尔选择模块、步进电机处于霍尔位置判别模块、与门、霍尔有效性状态模块和步进电机驱动时钟模块；

[0005] 系统主控制模块将步进电机独立控制信号、步进电机位置初始化信号、步进电机运行方向及运行步数信号、霍尔选择信号1分别输出给步进电机独立控制模块、步进电机位置初始化模块、步进电机驱动模块、霍尔选择模块；

[0006] 步进电机独立控制模块将步进电机独立控制结束信号、霍尔定位控制信号1、步进电机按照运行方向完成运行步数保持信号清除1、步进电机遇到霍尔停止运行保持信号清除1、霍尔有效性信号1分别输出给系统主控制模块、步进电机驱动模块、第一或门、第二或门以及与门；

[0007] 步进电机位置初始化模块将步进电机位置初始化结束信号、步进电机按照运行方向完成运行步数保持信号清除2、步进电机遇到霍尔停止运行保持信号清除2、霍尔有效性信号2、霍尔定位控制信号2分别输出给系统主控制模块、第一或门、第二或门、与门以及步进电机驱动模块；

[0008] 第一或门输出信号到电机运行状态模块；第二或门输出信号到电机运行状态模块；

[0009] 所述步进电机运行状态模块同时向步进电机独立控制模块和步进电机位置初始化模块发送步进电机按照运行方向完成运行步数保持信号和步进电机遇到霍尔停止运行保持信号；

[0010] 步进电机驱动模块将步进电机按照运行方向完成运行步数信号、步进电机遇到霍尔停止运行信号输出给电机运行状态模块；

[0011] 霍尔元器件将原始霍尔信号输出给霍尔选择模块和步进电机处于霍尔位置判别模块；霍尔选择模块将选定霍尔信号输出给步进电机驱动模块；与门输出信号到霍尔有效性状态模块；霍尔有效性状态模块输出霍尔选择信号2到霍尔选择模块；

[0012] 电机驱动时钟模块将电机时钟信号输出给步进电机驱动模块。

[0013] 本发明的有益效果为：对航天领域中的具有复杂功能步进电机的控制，本发明在探测头部直接实现这些功能，克服目前卫星有效载荷探测头部只能实现简单功能步进电机控制的不足，同时，避免了复杂功能的步进电机控制需要在地面或卫星上实现，再将分解后的简单步进电机控制操作经过长距离上传至探测头部，所导致的探测头部步进电机的错转和控制闭环时间长的问题，同时，本发明采用置标志位-清除标志位的控制策略，防止出现错误操作，对每种功能操作采用模块化处理方式，使得程序易于维护修改，实现了星载有效载荷中的步进电机的高可靠性和高效率的控制方式，大幅度提升了系统的性能。附图说明

[0014] 图1本发明所述的一种应用于星载仪器的步进电机控制系统的原理框图。

具体实施方式

[0015] 具体实施方式一、结合图1说明本实施方式，一种应用于星载仪器的步进电机控制系统，包括系统主控制模块1、步进电机独立控制模块2、步进电机位置初始化模块3、第一或门4、第二或门5、步进电机运行状态模块6、步进电机驱动模块7、霍尔元器件8、霍尔选择模块9、步进电机处于霍尔位置判别模块10、与门11、霍尔有效性状态模块12和步进电机驱动时钟模块13；

[0016] 当步进电机上安装的磁钢元器件接近霍尔元器件8时，霍尔元器件8输出的原始霍尔信号会从高电平下降至低电平；

[0017] 第一或门4将步进电机独立控制模块2输出的步进电机按照运行方向完成运行步数保持清除信号1和步进电机位置初始化模块3输出的步进电机按照运行方向完成运行步数保持清除信号2进行相或操作之后的信号输出给步进电机运行状态模块6，步进电机运行状态模块6将步进电机按照运行方向完成运行步数保持信号清除；

[0018] 第二或门5将步进电机独立控制模块2输出的步进电机遇到霍尔停止运行保持清除信号1和步进电机位置初始化模块3输出的步进电机遇到霍尔停止运行保持清除信号2进行相或操作之后的信号输出给步进电机运行状态模块6，步进电机运行状态模块6将步进电机遇到霍尔停止运行保持信号清除；

[0019] 所述与门11将步进电机独立控制模块2输出的霍尔有效性信号1和步进电机位置初始化模块3输出的霍尔有效性信号2进行相与操作之后的信号输出给霍尔有效性状态模块12，表征所选定的霍尔元器件的有效性状态；

[0020] 步进电机驱动时钟模块13向步进电机驱动模块7发送电机时钟信号，该时钟信号包括步进电机驱动时钟，如80Hz，还包括霍尔边沿检测去抖动时钟，如10kHz，步进电机驱动模块7按照80Hz 频率驱动步进电机转动，步进电机驱动模块7按照10kHz的采集频率采集霍尔选择模块9输出的选定霍尔信号，当选定霍尔信号出现下降沿时，采用10kHz的采集频率得到连续三个信号，通过判别这三个信号高低电平来保证真实采集到了选定霍尔信号出现的下降沿；

[0021] 霍尔元器件8将原始霍尔信号输出给霍尔选择模块9和步进电机处于霍尔位置判别模块10；

[0022] 霍尔位置判别模块10根据霍尔元器件8发来的原始霍尔信号，来判断步进电机是否处于霍尔元器件8的位置处，当原始霍尔信号为低电平时，表明步进电机是处于霍尔元器件8的位置处，当原始霍尔信号为高电平时，表明步进电机步步是处于霍尔元器件8的位置处；

[0023] 霍尔元器件8之外，其他模块均由星载仪器中的嵌入式软件FPGA实现，如Xilinx公司的XQR2V3000；

[0024] 本实施方式中，所述系统主控制模块1向步进电机独立控制模块2发送步进电机独立控制信号，命令步进电机转动到指定位置1，同时，系统主控制模块1向霍尔选择模块9发送霍尔选择信号1，霍尔选择模块9根据霍尔选择信号1来选择指定霍尔元器件1，并将霍尔元器件1输出的选定霍尔信号发送到步进电机驱动模块7，然后，步进电机独立控制模块2向步进电机驱动模块7发送霍尔定位控制信号1，步进电机驱动模块7寻找选定霍尔信号下降沿，步进电机独立控制模块2将寻找结果，即霍尔有效性信号1通过与门11发送给霍尔有效性状态模块12，当未寻找到选定霍尔信号下降沿时，认为霍尔元器件1无效，步进电机驱动模块7向步进电机运行状态模块6返回步进电机按照运行方向完成运行步数信号，步进电机运行状态模块6向步进电机独立控制模块2返回步进电机按照运行方向完成运行步数保持信号，步进电机独立控制模块2接收到步进电机按照运行方向完成运行步数保持信号后，通过或门4将步进电机按照运行方向完成运行步数保持清除信号1发送给步进电机运行状态模块6，步进电机运行状态模块6将步进电机按照运行方向完成运行步数保持信号清除，并停止步进电机转动到指定位置1操作，结束步进电机独立控制操作；

[0025] 当寻找到选定霍尔信号下降沿时，认为霍尔元器件1有效，步进电机驱动模块7向步进电机运行状态模块6返回步进电机遇到霍尔停止运行信号，步进电机运行状态模块6向步进电机独立控制模块2返回步进电机遇到霍尔停止运行保持信号，步进电机独立控制模块2接收到步进电机遇到霍尔停止运行保持信号后，通过或门5将步进电机遇到霍尔停止运行保持清除信号1发送给步进电机运行状态模块6，步进电机运行状态模块6将步进电机遇到霍尔停止运行保持信号清除，然后，步进电机驱动模块7根据霍尔定位控制信号1指定的运行方向和运行步数转动到指定位置1，步进电机独立控制模块2向系统主控制模块1返回步进电机独立控制结束信号，完成步进电机独立控制操作。

[0026] 系统主控制模块1向步进电机位置初始化模块3发送步进电机位置初始化信号，命令步进电机转动到初值位置1，同时，霍尔选择模块9根据当前霍尔元器件有效性来选择指定霍尔元器件2，并将霍尔元器件2输出的选定霍尔信号发送到步进电机驱动模块7，然后，步进电机位置初始化模块3向步进电机驱动模块7发送霍尔定位控制信号2，步进电机驱动模块7寻找选定霍尔信号下降沿，步进电机位置初始化模块3将寻找结果，即霍尔有效性信号2通过与门11发送给霍尔有效性状态模块12，当未寻找到选定霍尔信号下降沿时，认为霍尔元器件2无效，步进电机驱动模块7向步进电机运行状态模块6返回步进电机按照运行方向完成运行步数信号，步进电机运行状态模块6向步进电机位置初始化模块3返回步进电机按照运行方向完成运行步数保持信号，步进电机位置初始化模块3接收到步进电机按照运行方向完成运行步数保持信号后，通过或门4将步进电机按照运行方向完成运行步数保持清除信号2发送给步进电机运行状态模块6，步进电机运行状态模块6将步进电机按照运行方向完成运行步数保持信号清除，并停止步进电机转动到初值位置1操作，结束步进电机位置初始化操作；

[0027] 当寻找到选定霍尔信号下降沿时，认为霍尔元器件2有效，步进电机驱动模块7向步进电机运行状态模块6返回步进电机遇到霍尔停止运行信号，步进电机运行状态模块6向步进电机位置初始化模块3返回步进电机遇到霍尔停止运行保持信号，步进电机位置初始化模块3接收到步进电机遇到霍尔停止运行保持信号后，通过或门5将步进电机遇到霍尔停止运行保持清除信号2发送给步进电机运行状态模块6，步进电机运行状态模块6将步进电机遇到霍尔停止运行保持信号清除，然后，步进电机驱动模块7根据霍尔定位控制信号2指定的运行方向和运行步数转动到初值位置1，步进电机独立控制模块2向系统主控制模块1返回步进电机位置初始化结束信号，完成步进电机位置初始化操作。

标题	发布/更新时间	阅读量
接收设备及其操作方法	2020-05-08	765
GOA电路、显示面板及薄膜晶体管的阈值电压补偿方法	2020-05-11	631
GOA电路及显示面板	2020-05-08	456
寄存器的写入方法和写入装置	2020-05-08	880
检测电路、方法、芯片及设备	2020-05-08	47
一种阵列基板行驱动电路以及显示装置	2020-05-08	660
高精度环形振荡电路及微控制系统	2020-05-08	726
时间触发机制工业以太网交换机设备	2020-05-08	388
用于占空比监测的占空比监测器电路和方法	2020-05-08	343
一种用于窄边框面板的GOA电路	2020-05-08	897

一种应用于星载仪器的步进电机控制系统

一种应用于星载仪器的步进电机控制系统

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：