基于脉冲驱动型电机的平滑加速控制方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于脉冲驱动型电机的平滑加速控制方法和系统，其中，所述方法包括：获取工作任务；计算脉冲驱动型电机以平滑加速方式完成所述工作任务对应的加速变量；初始化所述加速变量；将初始化后的加速变量带入预设的电机速度控制模型，以控制所述脉冲驱动型电机完成所述工作任务的速度变化，上述方法和系统大大降低了硬件成本。

【技术实现步骤摘要】
基于脉冲驱动型电机的平滑加速控制方法和系统
本专利技术涉及数字控制系统领域，特别涉及一种基于脉冲驱动型电机的平滑加速控制方法和系统
技术介绍
在数控系统中，执行单元电机的加减速过程会影响被加工物件的光洁度。为此课题展开了诸多加速算法的研究，比如直线加速算法、指数加速算法、抛物线加速算法、S曲线加速算法等等。在国内《弹箭与制导学报》2005年刊第26卷第2期中，曹东杰提出了一种按S曲线升降频调速方法，这种方法通过对步进电机矩频特性与电机动力学的分析，给出了一种S曲线的生成算法；北京航空航天大学的XiaYubin在2012年刊的《ResearchJournalofAppliedSciences,EngineeringandTechnology》第4卷第2期中提出一种基于查表法的S曲线加减速算法，该方法通过简化S曲线模型，给出另一种S曲线生成方法。在国外，NanyangTechnologicalUniversity的研究员在《PlanningAlgorithmsforS-curveTrajectories》中提出用高阶多项式平滑加减速处理，并证明了5次多项式模型可以达到三角函数模型的加速效果。这三种控制算法在理论与实践不同层面上解答了加速曲线的平滑问题，但是都有不足以及可以优化的空间。国内提出的两种算法基于差表法，该类方法具有较差的实用性。该方法是通过较高级的处理器对于模型进行数据处理，枚举所有工作情况并将产生的数据结果写入存取器。系统运行时，主控通过读取存储器内容进行速度平滑处理。这种算法有诸多缺点：存储器开销，灵活性差。而第三种方法，虽然指出了可以通过高阶多项式可以拟合三角函数达到优化模型的方法，但是对处理器性能要求较高。高阶多项式的运算对于处理器有精度与时效的要求，使得处理器成本有所增加。”
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种降低硬件成本的基于脉冲驱动型电机的平滑加速控制方法和系统。一种基于脉冲驱动型电机的平滑加速控制方法，包括：获取工作任务；计算脉冲驱动型电机以平滑加速方式完成所述工作任务对应的加速变量；初始化所述加速变量；将初始化后的加速变量带入预设的电机速度控制模型，以控制所述脉冲驱动型电机完成所述工作任务的速度变化。在其中一个实施例中，所述加速变量包括脉冲当量、脉冲总数、最大速度、分频系数、加速度系数；所述初始化加速变量的步骤包括：根据最大速度以及分频系数计算分频器最小值；根据加速度系数、脉冲当量以及分频系数计算当前分频器值；对当前脉冲数、加速脉冲数置零并将剩余脉冲数的数量设置为脉冲总数。在其中一个实施例中，在获取工作任务的步骤之前，还包括：获取脉冲驱动型电机加速过程的加速曲线；对所述加速曲线求积分获得位移对时间的位移量函数；获取脉冲驱动型电机对应的脉冲当量；通过所述脉冲当量对位量进行均分，利用所述位移量函数获得时间数列；通过泰勒多项式对时间数列展开进行简化，以获得时间序列简化式；根据电机加速过程中时间与控制器频率以及分频系数之间的关系以及时间序列简化式，推算出电机速度控制模型。在其中一个实施例中，所述将初始化后的加速变量带入预设的电机速度控制模型，以控制所述脉冲驱动型电机完成所述工作任务的速度变化的步骤，包括：步骤S1，获取剩余脉冲数，并判断所述剩余脉冲数是否为最后一个脉冲；若是，则进入步骤S2，触发脉冲，控制脉冲驱动型电机停止工作；若否，则进入步骤S3，触发脉冲，并更新当前脉冲数、当前分频器值、加速脉冲数；步骤S4，判断所述剩余脉冲数是否小于当前脉冲数，若否，则进入步骤S5，控制脉冲驱动型电机加速工作，触发脉冲并更新当前脉冲数以及当前分频器值；步骤S6，重复上述步骤S5，直到当前分频器值小于等于分频器最小值，并获得当前脉冲数以及加速脉冲数；步骤S7，控制脉冲驱动型电机匀速工作，触发脉冲并更新当前脉冲数以及剩余脉冲数；S8，重复上述步骤S7，直到当前剩余脉冲数小于加速脉冲总数；S9，控制脉冲驱动型电机减速工作，触发脉冲并更新当前分频器值；S10，重复上述步骤S9，直到剩余脉冲数为零，进入步骤S2。在其中一个实施例中，所述电机速度控制模型包含：其中，c为分频器值，f为速度控制频率，α为脉冲当量，k为加速系数。一种基于脉冲驱动型电机的平滑加速控制系统，包括如下模块：任务获取模块，用于获取工作任务；变量计算模块，用于计算脉冲驱动型电机以平滑加速方式完成所述工作任务对应的加速变量；初始化模块，用于初始化所述加速变量；速度控制模块，用于将初始化后的加速变量带入预设的电机速度控制模型，以控制所述脉冲驱动型电机完成所述工作任务的速度变化。在其中一个实施例中，所述加速变量包括脉冲当量、脉冲总数、最大速度、分频系数、加速度系数，所述初始化模块包括：第一计算模块，用于根据最大速度以及分频系数计算分频器最小值；第二计算模块，用于根据加速度系数、脉冲当量以及分频系数计算当前分频器值；数据设置模块，用于对当前脉冲数、加速脉冲数置零并将剩余脉冲数的数量设置为脉冲总数。在其中一个实施例中，所述系统还包括：曲线获取模块，用于获取脉冲驱动型电机加速过程的加速曲线；函数获取模块，用于对所述加速曲线求积分获得位移对时间的位移量函数；脉冲当量获取模块，用于获取脉冲驱动型电机对应的脉冲当量；数列获取模块，通过所述脉冲当量对位量进行均分，利用所述位移量函数获得时间数列；序列简化模块，用于通过泰勒多项式对时间数列展开进行简化，以获得时间序列简化式；模型推算模块，用于根据电机加速过程中时间与控制器频率以及分频系数之间的关系以及时间序列简化式，推算出电机速度控制模型。在其中一个实施例中，所述速度控制模块包括：第一判断模块，用于获取剩余脉冲数，并判断所述剩余脉冲数是否为最后一个脉冲；停机模块，用于当判断模块的结果为是时，控制脉冲驱动型电机停止工作；数据更新模块，用于当判断模块的结果为否时，触发脉冲，并更新当前脉冲数、当前分频器值、加速脉冲数；第二判断模块，用于判断所述剩余脉冲数是否小于当前脉冲数；加速控制模块，用于当第二判断模块的判断结果为否时，控制脉冲驱动型电机加速工作，触发脉冲并更新当前脉冲数以及当前分频器值；第一迭代模块，用于重复执行加速控制模块，直到当前分频器值小于等于分频器最小值，并获得当前脉冲数以及加速脉冲数；匀速控制模块，用于控制脉冲驱动型电机匀速工作，触发脉冲并更新当前脉冲数与剩余脉冲数；第二迭代模块，用于执行匀速控制模块，直到当前剩余脉冲数小于加速脉冲总数；减速控制模块，用于控制脉冲驱动型电机减速工作，触发脉冲并更新当前分频器值；第三迭代模块，用于执行减速控制模块，直到剩余脉冲数为零，执行所述停机模块。在其中一个实施例中，所述电机速度控制模型包含：其中，c为分频器值，f为速度控制频率，α为脉冲当量，k为加速系数。上述基于脉冲驱动型电机的平滑加速控制方法和系统，通过引入一种可适于低成本控制器可运行的电机速度控制模型，克服了差表法存储器开销大、灵活性差与高精度处理器其成本高的不足，大大降低了硬件成本。附图说明图1为一个实施例中基于脉冲驱动型电机的平滑加速控制方法的流程示意图；图2为一个实施例中控制所述脉冲驱动型电机完成所述工作任务的速度变化的步骤的流程示意图；图3为一个实施例中基于脉冲驱动型电机的平滑加速控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于脉冲驱动型电机的平滑加速控制方法，其特征在于，包括：获取工作任务；计算脉冲驱动型电机以平滑加速方式完成所述工作任务对应的加速变量；初始化所述加速变量；将初始化后的加速变量带入预设的电机速度控制模型，以控制所述脉冲驱动型电机完成所述工作任务的速度变化。

【技术特征摘要】
2016.12.22 CN 20161119755021.一种基于脉冲驱动型电机的平滑加速控制方法，其特征在于，包括：获取工作任务；计算脉冲驱动型电机以平滑加速方式完成所述工作任务对应的加速变量；初始化所述加速变量；将初始化后的加速变量带入预设的电机速度控制模型，以控制所述脉冲驱动型电机完成所述工作任务的速度变化。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加速变量包括脉冲当量、脉冲总数、最大速度、分频系数、加速度系数；所述初始化加速变量的步骤包括：根据最大速度以及分频系数计算分频器最小值；根据加速度系数、脉冲当量以及分频系数计算当前分频器值；对当前脉冲数、加速脉冲数置零并将剩余脉冲数的数量设置为脉冲总数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取工作任务的步骤之前，还包括：获取脉冲驱动型电机加速过程的加速曲线；对所述加速曲线求积分获得位移对时间的位移量函数；获取脉冲驱动型电机对应的脉冲当量；通过所述脉冲当量对位量进行均分，利用所述位移量函数获得时间数列；通过泰勒多项式对时间数列展开进行简化，以获得时间序列简化式；根据电机加速过程中时间与控制器频率以及分频系数之间的关系以及时间序列简化式，推算出电机速度控制模型。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将初始化后的加速变量带入预设的电机速度控制模型，以控制所述脉冲驱动型电机完成所述工作任务的速度变化的步骤，包括：步骤S1，获取剩余脉冲数，并判断所述剩余脉冲数是否为最后一个脉冲；若是，则进入步骤S2，触发脉冲，控制脉冲驱动型电机停止工作；若否，则进入步骤S3，触发脉冲，并更新当前脉冲数、当前分频器值、加速脉冲数；步骤S4，判断所述剩余脉冲数是否小于当前脉冲数，若否，则进入步骤S5，控制脉冲驱动型电机加速工作，触发脉冲并更新当前脉冲数以及当前分频器值；步骤S6，重复上述步骤S5，直到当前分频器值小于等于分频器最小值，并获得当前脉冲数以及加速脉冲数；步骤S7，控制脉冲驱动型电机匀速工作，触发脉冲并更新当前脉冲数以及剩余脉冲数；S8，重复上述步骤S7，直到当前剩余脉冲数小于加速脉冲总数；S9，控制脉冲驱动型电机减速工作，触发脉冲并更新当前分频器值；S10，重复上述步骤S9，直到剩余脉冲数为零，进入步骤S2。5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述电机速度控制模型包含：其中，c为分频器值，f为速度控制频率，α为脉冲当量，k为加速系数。。6.一种基于脉冲驱动型电机的平滑加速控制系统，其特征在于，包括如下模...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天仪，
申请(专利权)人：深圳学泰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44