一种基于串级PID控制的步进电机控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于串级PID控制的步进电机控制装置，包括单片机、驱动器模块和驱动模块，所述单片机的输出端与所述驱动器模块的输入端连接，所述驱动器模块的输出端与所述驱动模块的输入端连接，所述驱动模块的输出端与所述单片机的输入端连接，所述单片机的内部设有串级PID控制器，所述串级PID控制器所述串级PID控制器保证了电机在启动和即将到达目标位置后都有一个明显的加速和减速，同时其在运行过程中，减少了振动，过冲等问题，以使步进电机的精度更高，所述零点模块有效的消除了误差的积累，从而提高步进电机的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于串级PID控制的步进电机控制装置
本专利技术涉及步进电机控制装置
，尤其涉及一种基于串级PID控制的步进电机控制装置。
技术介绍
步进电机因其旋转角度由输入脉冲数决定，控制简单，所以，被广泛应用于定位系统中。传统的开环控制方法比较简单，但控制精度不高，且容易出现失步、过冲等现象。因此在要求严格医疗领域，微小的误差可能导致设备的损坏。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于串级PID控制的步进电机控制装置，旨在解决步进电机控制精度不高的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于串级PID控制的步进电机控制装置，包括单片机、驱动器模块和驱动模块，所述单片机的输出端与所述驱动器模块的输入端连接，所述驱动器模块的输出端与所述驱动模块的输入端连接，所述驱动模块的输出端与所述单片机的输入端连接，所述单片机的内部设有串级PID控制器；所述驱动器模块获取相关的编码值，然后将其转换成对应的速度值和位置信息；所述驱动模块用于控制步进电机进行运动；所述串级PID控制器计算出相应的脉冲序列。其中，所述串级PID控制器包括速度环单元和位置环单元，所述位置环单元的输出端与所述速度环单元的输入端连接。其中，所述基于串级PID控制的步进电机控制装置还包括零点模块，所述零点模块用于将步进电机进行调零处理，所述零点模块的输出端与所述驱动模块的输入端连接。其中，所述串级PID控制器的计算公式如下：WhenSetpointisconstant:。其中，所述基于串级PID控制的步进电机控制装置还包括散热模块，所述散热模块与机壳拆卸连接。其中，所述基于串级PID控制的步进电机控制装置还包括连接结构，所述连接结构包括U形连接架和压簧，所述散热模块具有安装腔，机壳具有连接口，所述压簧的两端分别与所述U形连接架和所述散热模块固定连接，所述压簧位于所述安装腔的内部，所述U形连接架与所述散热模块滑动连接，所述U形连接架的一端位于连接口的内部。本专利技术的有益效果体现在：所述串级PID控制器所述串级PID控制器保证了电机在启动和即将到达目标位置后都有一个明显的加速和减速，同时其在运行过程中，减少了振动，过冲等问题，以使步进电机的精度更高，所述零点模块有效的消除了误差的积累，从而提高步进电机的精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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是本专利技术的基于串级PID控制的步进电机控制装置的组成图。图2是本专利技术的散热组件与机壳连接处的结构剖视图。图3是本专利技术的图2中A-A处的剖视图。1-单片机、2-驱动器模块、3-驱动模块、4-零点模块、5-散热模块、11-串级PID控制器、111-位置环单元、112-速度环单元、6-机壳、51-安装腔、52-定位支架、61-连接口、62-定位口、7-连接结构、71-U形连接架、72-压簧。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。请参阅图1至图3，本专利技术提供一种技术方案：一种基于串级PID控制的步进电机控制装置，包括单片机1、驱动器模块2和驱动模块3，所述单片机1的输出端与所述驱动器模块2的输入端连接，所述驱动器模块2的输出端与所述驱动模块3的输入端连接，所述驱动模块3的输出端与所述单片机1的输入端连接，所述单片机1的内部设有串级PID控制器11；所述驱动器模块2获取相关的编码值，然后将其转换成对应的速度值和位置信息；所述驱动模块3用于控制步进电机进行运动；所述串级PID控制器11计算出相应的脉冲序列。在本实施方式中，所述单片机1将控制信号传至所述驱动器模块2，所述驱动器模块2在接收到所述单片机1的控制信号后获取相关的编码值，然后将其转换成对应的速度值和位置信息，并将速度值和位置信息传至所述驱动模块3，所述驱动模块3接收到速度值和位置信息后开始运动，所述串级PID控制器11分有第一级PID和第二级PID，第一级PID对设定值和实际的位置信息做PID运算，其输出作为第二级PID的输入，第二级PID是将第一级的PID输入和电机实际的速度值进行PID运算，最终将其输出的值作为PWM的脉冲值通过所述驱动器模块2输入到步进电机的所述驱动模块3中，使步进电机进行运动，从而提高步进电机的控制精度。进一步的，所述串级PID控制器11包括速度环单元112和位置环单元111，所述位置环单元111的输出端与所述速度环单元112的输入端连接。在本实施方式中，所述速度环单元112和所述位置环单元111形成串级PID进行控制，其中所述位置环单元111的输出作为所述速度环单元112的输入，可以根据位置的偏差来控制步进电机的运行速度，自动实现电机在位置控制中的加速和减速，即在点击启动的时候进行加速，即将到达目标位置时电机减速。进一步的，所述基于串级PID控制的步进电机控制装置还包括零点模块4，所述零点模块4用于将步进电机进行调零处理，所述零点模块4的输出端与所述驱动模块3的输入端连接。在本实施方式中，由于电机本身存在丢步、失步的情况，这是硬件本身的问题，与软件无关。且丢步、失步存在着累积的关系，即运行时间越长，其误差越大。所以需要消除此静态误差，规定在电机运行的某一个点是零点，电机运行一段时间后所述零点模块4将电机调至零点，从而消除累积误差，使步进电机不会因为失步或丢步等问题造成电机运动的位置不准确。进一步的，所述串级PID控制器11的计算公式如下：WhenSetpointisconstant:。在本实施方式中，Setpoint为设定值，Input为输入值，为偏差值的微分，为设定值的导数，为输入值的导数，传统的微分一个微小的变化将会导致出现一个极大的值，这将不利于系统的稳定性。在控制步进电机中，其微分表现尤其突出，不利于系统稳定。但是同时微分的加入增加了电机的响应速度，所以微分是必须要加入的。传统的计算方式为：(Kp为比例系数，KI为积分系数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于串级PID控制的步进电机控制装置，其特征在于，/n包括单片机、驱动器模块和驱动模块，所述单片机的输出端与所述驱动器模块的输入端连接，所述驱动器模块的输出端与所述驱动模块的输入端连接，所述驱动模块的输出端与所述单片机的输入端连接，所述单片机的内部设有串级PID控制器；/n所述驱动器模块获取相关的编码值，然后将其转换成对应的速度值和位置信息；/n所述驱动模块用于控制步进电机进行运动；/n所述串级PID控制器计算出相应的脉冲序列。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于串级PID控制的步进电机控制装置，其特征在于，
包括单片机、驱动器模块和驱动模块，所述单片机的输出端与所述驱动器模块的输入端连接，所述驱动器模块的输出端与所述驱动模块的输入端连接，所述驱动模块的输出端与所述单片机的输入端连接，所述单片机的内部设有串级PID控制器；
所述驱动器模块获取相关的编码值，然后将其转换成对应的速度值和位置信息；
所述驱动模块用于控制步进电机进行运动；
所述串级PID控制器计算出相应的脉冲序列。


2.如权利要求1所述的基于串级PID控制的步进电机控制装置，其特征在于，
所述串级PID控制器包括速度环单元和位置环单元，所述位置环单元的输出端与所述速度环单元的输入端连接。


3.如权利要求2所述的基于串级PID控制的步进电机控制装置，其特征在于，
所述基于串级PID控制的步进电机控制装置还包括零点模块，所述零点...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤旺，唐德军，张雨，
申请(专利权)人：南京溯远基因科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32