步进电机驱动的控制方法及系统技术方案

本发明专利技术属于步进电机控制技术领域，提供了一种步进电机驱动的控制方法及系统，该控制方法包括：A.控制步进电机转动且处于加速状态，并统计步进电机加速转动的实时步数；B.判断实时步数与步进电机在空闲状态下减速转动的固设步数相加是否超过预设步数，是，则执行步骤E，否，则执行步骤C；C.当步进电机的转速达到预设转速时，控制步进电机以预设转速进行匀速转动；D.统计步进电机加速转动和匀速转动的叠加步数，以使叠加步数与固设步数相加达到预设步数；E.控制步进电机进行减速，并使步进电机在固设步数之后停止转动。由此达到了实时控制步进电机转速以及按预设步数转动的效果，并且避免了出现失步的现象，具有较高的实时性。

【技术实现步骤摘要】
步进电机驱动的控制方法及系统
本专利技术属于步进电机控制
，特别是涉及一种步进电机驱动的控制方法及系统。
技术介绍
步进电机是一种离散的运动装置，广泛应用于国民经济的各个领域，目前通用的控制方法是采用单片机结合步进电机控制器的方法进行控制，该种控制方法的缺点是：1、由于单片机的运行速度限制，在实现细分驱动时，步进电机速度不高；2、单片机通过定时器控制步进电机的步进脉冲的产生，由于定时器的时间分辨率有限，所以步进电机的运行速度调节是离散的，各级速度之间间隔较大，在一些对速度要求严格的场合不能满足要求；3、由于速度的间隔较大，造成各个速度之间的力矩也不连续，并且由于惯性的原因，容易发生失步；4、步进电机无法按预设步数进行转动。因此，现有的步进电机控制技术存在着因步进电机容易失步或者无法按预设步数转动导致其实用性差的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种步进电机驱动的控制方法及系统，旨在解决现有的步进电机控制技术存在着因步进电机容易失步或者无法按预设步数转动导致其实用性差的问题。本专利技术第一方面提供了一种步进电机驱动的控制方法，所述控制方法包括：A.控制所述步进电机转动且处于加速状态，并统计所述步进电机加速转动的实时步数；B.判断所述实时步数与所述步进电机在空闲状态下减速转动的固设步数相加是否超过预设步数，是，则执行步骤E，否，则执行步骤C；C.当所述步进电机的转速达到预设转速时，控制所述步进电机以所述预设转速进行匀速转动；D.统计所述步进电机加速转动和匀速转动的叠加步数，以使所述叠加步数与所述固设步数相加达到所述预设步数；E.控制所述步进电机进行减速，并使所述步进电机在所述固设步数之后停止转动。本专利技术第二方面提供了一种步进电机驱动的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：加速转动及实时步数统计模块，用于控制所述步进电机转动且处于加速状态，并统计所述步进电机加速转动的实时步数；判断模块，用于判断所述实时步数与所述步进电机在空闲状态下减速转动的固设步数相加是否超过预设步数，若是，则驱动减速转动模块进行转动，若否，则驱动匀速转动模块进行转动；匀速转动模块，用于当所述步进电机的转速达到预设转速时，控制所述步进电机以所述预设转速进行匀速转动；叠加步数统计模块，用于统计所述步进电机加速转动和匀速转动的叠加步数，以使所述叠加步数与所述固设步数相加达到所述预设步数；减速运动模块，用于控制所述步进电机进行减速，并使所述步进电机在所述固设步数之后停止转动。本专利技术第三方面提供了一种步进电机驱动的控制装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述控制方法的步骤。本专利技术第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述控制方法的步骤。综上所述，本专利技术提供了一种步进电机驱动的控制方法及系统，该控制方法包括：A.控制步进电机转动且处于加速状态，并统计步进电机加速转动的实时步数；B.判断实时步数与步进电机在空闲状态下减速转动的固设步数相加是否超过预设步数，是，则执行步骤E，否，则执行步骤C；C.当步进电机的转速达到预设转速时，控制步进电机以预设转速进行匀速转动；D.统计步进电机加速转动和匀速转动的叠加步数，以使叠加步数与固设步数相加达到预设步数；E.控制步进电机进行减速，并使步进电机在固设步数之后停止转动。由此达到了实时控制步进电机转速以及按预设步数转动的效果，并且避免了出现失步的现象，具有较高的实时性和可移植性，因此解决了现有的步进电机控制技术存在着因步进电机容易失步或者无法按预设步数转动，导致其实用性差的问题。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种步进电机驱动的控制方法的步骤流程图。图2为本专利技术实施例提供的一种步进电机驱动的控制系统的模块结构示意图。图3是本专利技术实施例提供的一种步进电机驱动的控制装置的示意图。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供的一种步进电机驱动的控制方法及控制系统，由于步进电机一般都有加速状态、匀速状态以及减速状态，该控制方法采用FPGA芯片实时控制步进电机的转速，并使其在预设步数转动，具有较高的实用性和移植性。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。图1示出了本专利技术实施例提供的一种步进电机驱动的控制方法的步骤流程，为了便于说明，仅示出了与本专利技术实施例相关的部分，详述如下：上述一种步进电机驱动的控制方法，包括以下步骤：S101.控制步进电机转动且处于加速状态，并统计步进电机加速转动的实时步数。该实施例采用FPGA(Field－ProgrammableGateArray，即现场可编程门阵列)芯片控制步进电机的转动，当然，也不局限于FPGA芯片，只要能达到与该实施例中FPGA芯片的功能作用即可。由于步进电机的特性，在其驱动负载时，步进电机在启动和停止阶段往往需要加速、减速控制；首先，控制步进电机进行启动，并使步进电机加速转动，同时统计步进电机加速转动的步数，即为上述的实时步数。在加速状态下统计实时步数只需通过实时计数所得，而不通过公式计算等方式，可减少FPGA运算逻辑资源，也符合FPGA开发原则。S102.判断实时步数与步进电机在空闲状态下减速转动的固设步数相加是否超过预设步数，是，则执行步骤S105，否，则执行步骤S103。然而，步进电机在空闲状态下减速转动的固设步数由以下公式确定：其中，vm为步进电机的预设转速，v0为步进电机的启动速度，a为步进电机转动一圈的步数，ω为减速度。上述的空闲状态指的是不使能控制所述步进电机的转动频率，并使FPGA的主时钟分频得到预设频率的时钟信号。在空闲状态下不使能控制步进电机的预设频率，是为了避免步进电机使能转动频率时会产生大量的热能，防止烧坏步进电机。根据上述公式可知，电机的启动速度v0、减速度ω、步进电机转动一圈的步数a以及预设转速vm都是预设项，因此可计算得出在空闲状态下步进电机做减速转动的固设步数。若是步进电机做加速运动的实时步数与固设步数相加超过了预设步数，则步进电机不再做匀速运动，而是在做加速运动之后直接做减速运动。因此，该种方式可很好地控制了步进电机的整体运行步数刚好为上述的预设步数。S103.当步进电机的转速达到预设转速时，控制步进电机以预设转速进行匀速转动。当步进电机持续加速达到预设转速时，则控制步进电机不再加速，而是以预设转速进行匀速转动。预设转速即为目标速度，可根据实际需要进行设置。S104.统计步进电机加速转动和匀速转动的叠加步数，以使叠加步数与固设步数相加达到预设步数。在步进电机进行加速转动和匀速转动之后，统计其转动的步数(即叠加步数)，并且控制叠加步数与固设步数相加达到预设步数即可。S105.控制步进电机进行减速，并使步进电机在固设步数之后停止转动。当步进电机进行加速转动或者匀速转动之后，则控制步进电机进行减速转动，并控制步进电机在固设步数之后停止转动，由此实现了步进电机整体运行的步数与预设步数一致。在步进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种步进电机驱动的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：A.控制所述步进电机转动且处于加速状态，并统计所述步进电机加速转动的实时步数；B.判断所述实时步数与所述步进电机在空闲状态下减速转动的固设步数相加是否超过预设步数，是，则执行步骤E，否，则执行步骤C；C.当所述步进电机的转速达到预设转速时，控制所述步进电机以所述预设转速进行匀速转动；D.统计所述步进电机加速转动和匀速转动的叠加步数，以使所述叠加步数与所述固设步数相加达到所述预设步数；E.控制所述步进电机进行减速，并使所述步进电机在所述固设步数之后停止转动。

【技术特征摘要】
1.一种步进电机驱动的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：A.控制所述步进电机转动且处于加速状态，并统计所述步进电机加速转动的实时步数；B.判断所述实时步数与所述步进电机在空闲状态下减速转动的固设步数相加是否超过预设步数，是，则执行步骤E，否，则执行步骤C；C.当所述步进电机的转速达到预设转速时，控制所述步进电机以所述预设转速进行匀速转动；D.统计所述步进电机加速转动和匀速转动的叠加步数，以使所述叠加步数与所述固设步数相加达到所述预设步数；E.控制所述步进电机进行减速，并使所述步进电机在所述固设步数之后停止转动。2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步进电机在空闲状态下减速转动的固设步数由以下公式确定：其中，vm为所述预设转速，v0为所述步进电机的启动速度，a为所述步进电机转动一圈的步数，ω为减速度。3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述空闲状态具体为：不使能控制所述步进电机的转动频率，并使FPGA的主时钟分频得到预设频率的时钟信号。4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步进电机在加速状态和减速状态时的转速由以下公式确定：其中，vn-1为所述步进电机上一节点的转速，cn-1为上一节点的装载值，ω为加速度或减速度，f为系统时钟频率。5.一种步进电机驱动的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：加速转动及实时步数统计模块，用于控制所述步进电机转动且处于加速状态，并统计所述步进电机加速转动的实时步数；判断模块，用于判断所述实时步数与所述步进电机在空闲状态下减速转动的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨博，
申请(专利权)人：深圳怡化电脑股份有限公司，深圳市怡化时代科技有限公司，深圳市怡化金融智能研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44