技术领域
[0001] 本
发明涉及一种电机控制方法，具体的说，是涉及一种步进电机启停控制方法。
背景技术
[0002] 发射车控制系统采用基于双冗余CAN总线的分布式控制方式，车控系统中的各控制单元挂接在CAN总线上，在上位机的控制下，相互协调完成展车、起竖、回放、收车等流程控制。
[0003] 流程控制是由一系列机构配套的液压油缸动作完成，而用于操纵油缸动作的压
力阀和流量阀的控制则是系统中的关键技术。车控系统中采用挂接在CAN总线上的步进电机控制单元实现压力阀和流量阀的控制，步进电机控制系统组成如图1所示。
[0004] 在流程控制过程中，上位机通过总线发送电机驱动指令给步进电机控制单元，步进电机对接收到的驱动指令进行解析，发送驱动码给步进电机，在步进电机和阀的连接轴的带动下，控制压力阀和流量阀的开口大小，实现对系统压力和流量的控制，同时步进电机转动的方向和
角度可以通过绑定在一起的
编码器反馈给控制单元。
[0005] 目前，系统控制步进电机只实现一档
频率，且频率较低，当频率提高时，会出现电机力矩不满足要求而丢步的现象，对于需要快速起竖的发射要求已不能适应，影响了系统的控制
精度和流程执行时间。
发明内容
[0006] 针对上述
现有技术中的不足，本发明提供一种防止步进电机启停丢步，提高控制精度，确保流程执行时间的步进电机启停控制方法。
[0007] 本发明所采取的技术方案是：
[0008] 一种步进电机启停控制系统，包括上位机，上位机通过双冗余CAN总线与步进电机控制单元相连接，步进电机控制单元与步进电机相连接，步进电机设置有编码器，编码器与步进电机控制单元相连接。
[0009] 一种步进电机启停控制方法，上位机通过双冗余CAN总线向步进电机控制单元发出控制
信号，步进电机控制单元向步进电机发出
控制信号，步进电机以稳定转动频率启动，通过逐步提高转动频率的方式达到步进电机工作频率；通过逐步降低转动频率的方式达到步进电机
停止频率；步进电机控制单元读取编码器反馈信号，步进电机控制单元向步进电机发出补偿驱动信号。
[0010] 步进电机控制单元向步进电机发出驱动信号的过程如下：
[0011] 步进电机控制单元读取编码器反馈的电机当前
位置；
[0012] 规划驱动指令；根据驱动指令设置转动方向和步数差值；
[0013] 指令工作频率与稳定启动频率比较；
[0014] 工作频率大于稳定启动频率；变频标志置1；确定步进电机升频和降频区间；根据稳定启动频率设置
定时器时间；
[0015] 工作频率小于等于稳定启动频率；根据工作频率设置定时器时间；
[0016] 启动定时器；
[0017] 步进电机启动标志置1。
[0018] 步进电机控制单元向步进电机发出启动、停止信号的过程如下：
[0019] 步进电机控制单元对变频标志进行判断；
[0020] 变频标志为1，如果指令工作频率处于启动升频区间，每转动一百步将频率提高一档，并调整定时器时间；
[0021] 如果指令工作频率处于停止降频区间；每转动一百步将频率降低一档，并调整定时器时间。
[0022] 定时器向步进电机发出驱动信号的过程如下：
[0023] 步进电机启动标志为1；
[0024] 步进电机方向为正；驱动步进电机正向转动一步；
[0025] 步进电机方向为负；驱动步进电机反向转动一步；
[0026] 差值步数变量减1。
[0027] 步进电机控制单元向步进电机发出补偿驱动信号的过程如下：
[0028] 如果差值步数为0；读取编码器反馈的步进电机当前位置；
[0029] 计算差值步数；
[0030] 差值步数小于等于到位误差，调用步进电机停止函数；
[0031] 差值步数大于到位误差，补偿驱动次数变量加1；如果计次变量大于2发送报警信息并调用停止函数，否则步进电机启动标志置1。
[0032] 本发明相对现有技术的有益效果：
[0033] 本发明步进电机启停控制方法，实现了步进电机平稳启停；通过在电机启动和停止期间采用变频处理方式和闭环补偿驱动控制，解决了高频转动下电机丢步的问题，实现了多档频率电机驱动，满足了多平台的使用需求。
[0034] 提高了步进电机转动的控制精度，根据用户配置的到位误差，最高可实现目标位置正负1步(＝0.36°)的误差控制范围。
附图说明
[0035] 图1是本发明步进电机启停控制方法的步进电机控制系统示意图；
[0036] 图2是本发明步进电机启停控制方法的步进电机驱动指令处理
流程图；
[0037] 图3是本发明步进电机启停控制方法的步进电机启动停止变频处理流程图；
[0038] 图4是本发明步进电机启停控制方法的定时器向步进电机发出驱动信号的流程图；
[0039] 图5是本发明步进电机启停控制方法的步进电机补偿驱动处理流程图。
具体实施方式
[0040] 以下参照附图及
实施例对本发明进行详细的说明：
[0041] 附图1至5可知，一种步进电机启停控制系统，包括上位机，上位机通过双冗余CAN总线与步进电机控制单元相连接，步进电机控制单元与步进电机相连接，步进电机设置有编码器，编码器与步进电机控制单元相连接。
[0042] 本发明
硬件设计上选用多圈编码器，可以显示(0～4096圈)*360°的转动范围，将该
传感器与步进电机绑定，为步进电机控制单元提供实时的电机转动方向和位置，作为电机闭环控制的依据。
[0043] 一种步进电机启停控制方法，上位机通过双冗余CAN总线向步进电机控制单元发出控制信号，步进电机控制单元向步进电机发出控制信号，步进电机以稳定转动频率启动，通过逐步提高转动频率的方式达到步进电机工作频率；通过逐步降低转动频率的方式达到步进电机停止频率；步进电机控制单元读取编码器反馈信号，步进电机控制单元向步进电机发出补偿驱动信号。
[0044] 图2是本发明步进电机驱动指令处理流程图，步进电机控制单元在接收到电机驱动指令后，计算出电机将要转动的方向和步数，然后根据指令中的工作频率判断该频率是否过高而需要变频处理，对于需要变频启停的控制设置一个变频标志，计算出升频和降频区间，同时将启动的初始频率设置成稳定启动频率300步/秒，根据此频率设置定时器触发时间并启动。
[0045] 步进电机控制单元向步进电机发出驱动信号的过程如下：
[0046] 该流程开始于步骤201。然后在步骤202，步进电机控制单元读取编码器反馈的电机当前位置。
[0047] 在步骤203，规划驱动指令；根据驱动指令设置转动方向和步数差值。
[0048] 在步骤204，指令工作频率与稳定启动频率比较。
[0049] 工作频率大于稳定启动频率，进入步骤205，否则，进入步骤208。
[0050] 在步骤205，变频标志置1。
[0051] 在步骤208根据工作频率设置定时器时间。
[0052] 在步骤206，确定步进电机升频和降频区间。
[0053] 在步骤207，根据稳定启动频率设置定时器时间。
[0054] 在步骤209，启动定时器。
[0055] 在步骤210，步进电机启动标志置1。
[0056] 流程结束于步骤211。
[0057] 图3是本发明步进电机启停控制方法的步进电机启动停止变频处理流程图，在启动升频区间，先以300步/秒的频率转动100步，然后频率提高一档，调整定时器触发时间，按照以上处理方式每转动100步将频率提高一档，直到升至要求的工作频率；在降频停止区间，降频处理过程与升频过程正好相反，电机每转动100步将频率降低一档，最后电机在300步/秒的频率档位平稳停止；
[0058] 步进电机控制单元向步进电机发出启动、停止信号的过程如下：
[0059] 该流程开始于步骤301。
[0060] 然后在步骤302，步进电机控制单元对变频标志进行判断；变频标志为1，进入步骤303，否则直接进入步骤307。
[0061] 在步骤303，如果指令工作频率处于启动升频区间，进入步骤304，否则进入步骤305。
[0062] 在步骤304，步进电机每转动一百步将频率提高一档，并调整定时器时间。
[0063] 在步骤305，如果指令工作频率处于停止降频区间，进入步骤306，否则直接进入307。
[0064] 在步骤306，步进电机每转动一百步将频率降低一档，并调整定时器时间。
[0065] 该流程结束于步骤307。
[0066] 图4是本发明步进电机启停控制方法的定时器向步进电机发出驱动信号的流程图，电机驱动一步的控制是在定时器处理中实现的，根据频率设定时间触发定时器中断，每次中断处理
驱动电机转动一步，并将步数差值减1，当差值减为0时表示完成一次驱动控制。
[0067] 定时器向步进电机发出驱动信号的过程如下：
[0068] 该流程开始于步骤401。
[0069] 然后在步骤402，判断步进电机启动标志，步进电机启动标志为1，进入步骤403，否则直接进入步骤407。
[0070] 在步骤403，判断步进电机方向，步进电机方向为正，进入步骤404，否则进入步骤405。
[0071] 在步骤404，驱动步进电机正向转动一步。
[0072] 在步骤405，驱动步进电机反向转动一步。
[0073] 在步骤406，差值步数变量减1。
[0074] 该流程结束于步骤407。
[0075] 图5是本发明步进电机启停控制方法的步进电机补偿驱动处理流程图，当一次驱动控制完成后，如果未转动到
指定目标位置，则进行闭环补偿驱动控制。先计算电机转动方向和距目标位置的步数差值，进行第1次补偿驱动，此次驱动结束后，如果电机还未进入到位误差范围内，则进行第2次补偿驱动，此次驱动结束后，如果电机还未进入到位误差范围内，就要向上位机报警，停止电机工作。
[0076] 步进电机控制单元向步进电机发出补偿驱动信号的过程如下：
[0077] 该流程开始于步骤501。
[0078] 然后在步骤502，判断差值步数的数值，如果差值步数为0，进入步骤503，否则直接进入步骤512。
[0079] 在步骤503，读取编码器反馈的步进电机当前位置。
[0080] 在步骤504，计算差值步数。
[0081] 在步骤505，进行差值步数与到位误差比较，差值步数大于到位误差，进入步骤506，否则进入步骤510。
[0082] 在步骤506，补偿驱动次数变量加1。
[0083] 在步骤510，调用步进电机停止函数。
[0084] 在步骤507，判断计次变量数值，如果计次变量大于2，进入步骤508，否则进入步骤511。
[0085] 在步骤508，发送报警信息。
[0086] 在步骤511，步进电机启动标志置1。
[0087] 在步骤509，调用停止函数。
[0088] 该流程结束于步骤512。
[0089] 本发明步进电机启停控制方法，实现了步进电机平稳启停；通过在电机启动和停止期间采用变频处理方式和闭环补偿驱动控制，解决了高频转动下电机丢步的问题，实现了多档频率电机驱动，满足了多平台的使用需求。
[0090] 提高了步进电机转动的控制精度，根据用户配置的到位误差，最高可实现目标位置正负1步(＝0.36°)的误差控制范围。
[0091] 本发明提供了十档可设置频率，实现了频率在200～2000步/秒范围内的步进电机驱动，满足了多平台使用需求。
[0092] 步进电机启停控制方法的步进电机启动控制过程如下：
[0093] 例如：驱动电机转动3000步，步数正值顺
时针转动，步数负值逆时针转动，设置转动频率1000步/秒。上位机将驱动步数和转动频率通过CAN总线发送给步进电机控制单元。接收到指令后，按照300步/秒的频率(定时器触发时间为3.33ms，每次中断驱动一步)驱动电机转动100步，然后频率提高到下一档500步/秒(定时器触发时间为2ms，每次中断驱动一步)，驱动电机再转动100步，接着频率提高到下一档650步/秒的频率，驱动电机再转动100步，频率提高到800转动100步，频率提高到1000后，一直转动到降频区间，即转动到2600步时，频率降到800转动到2700步，频率降到650转动到2800步，频率降到500转动到2900步，频率降到300转动到3000步。驱动结束后，判断当前电机的实际转动位置，是否在(3000步±到位误差)的范围内，计算步数差值，以300步/秒的频率驱动差值步数，第一次补偿结束后若仍不满足要求，可再进行一次补偿，还不满足要求则报警。
