一种提升旋转图案盘定位精度的步进电机控制方法技术

本发明专利技术提供了一种提升旋转图案盘定位精度的步进电机控制方法，包括转动虚位误差控制方法，转动虚位误差控制方法能够在步进电机带动旋转盘转动时自动补偿虚位误差，使图案盘转动时降低或者消除传动结构间隙造成的误差问题，大大提升了图案盘的旋转定位精度，使得图案盘能够准确地旋转至目标位置，进而提高了图案投影灯的实际投影效果。案投影灯的实际投影效果。案投影灯的实际投影效果。

【技术实现步骤摘要】
一种提升旋转图案盘定位精度的步进电机控制方法


[0001]本专利技术涉及景观照明
，特别涉及一种提升旋转图案盘定位精度的步进电机控制方法。

技术介绍

[0002]图案投影灯是常用的一种景观照明设备，照射灯的光从图案盘上透过，在投影面上投射出带有图案的光斑；通过电机驱动图案盘旋转，从而对光斑的角度进行调整。
[0003]现有的一种图案盘旋转驱动方式如图1所示，其中包括步进电机2、底板1、中心齿轮5、图案盘齿轮4以及图案盘3，图案盘3、中心齿轮5均转动设置在底板1上，图案盘齿轮4与图案盘3相连，图案盘齿轮4分布在中心齿轮5的周围且与中心齿轮5啮合，中心齿轮5通过皮带机构6与步进电机2的输出轴相连；在工作时，通过步进电机通过皮带机构带动中心齿轮旋转，中心齿轮带动周围的图案盘齿轮以及图案盘旋转。
[0004]现有的这种驱动方式存在以下缺点：由于中心齿轮与图案盘齿轮在传动过程中，两者之间存在传动间隙，且电机与中心齿轮之间的皮带机构存在固有的转动误差，两者因素结合，最终导致图案盘旋转时存在转动虚位误差，影响了图案盘的旋转定位精度以及最终的实际投影效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是解决现有技术中的不足之处，提供一种提升旋转图案盘定位精度的步进电机控制方法。
[0006]本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的：一种提升旋转图案盘定位精度的步进电机控制方法，包括转动虚位误差控制方法，转动虚位误差控制方法包括如下具体步骤：步骤一、步进电机以第一旋转方向驱动图案盘从起始位置旋转第一角度，转动完成后，第一旋转方向上的转动虚位误差为0；步骤二、步进电机的旋转方向改为第二旋转方向，当图案投影灯打出的图案光斑开始发生角度改变时步进电机停止转动，同时记录步进电机的步进值S
motor
；步骤三、计算转动虚位误差补偿值E
i
，E
i=
K*S
motor
其中，K为误差比例系数，为误差比例系数K设定一个初始值；步骤四、步进电机以第一旋转方向转动使图案盘回到起始位置，并以第一旋转方向作为基准方向Dir
pre
；步骤五、步进电机接收到图案盘转动命令后启动，判断当前步进电机旋转方向Dir
now
与基准方向Dir
pre
是否相同；若当前步进电机旋转方向Dir
now
与基准方向Dir
pre
相同，则无需进行转动虚位误差补偿；若当前步进电机旋转方向Dir
now
与基准方向Dir
pre
相反，则进行转动虚位误差补
偿，补偿计算方法如下：；其中，为补偿后的目标位置，为初始设定的目标位置；步骤六、根据图案盘旋转的实际角度位置与理论角度位置的偏差，对误差比例系数K进行调整，减小或者消除实际角度位置与理论角度位置之间偏差。
[0007]作为优选，步骤五中，在判断当前步进电机旋转方向Dir
now
与基准方向Dir
pre
是否相同时，方法如下：定义基准方向Dir
pre
=1，；其中，S
current
为当前位置；当 Dir
now
＝ Dir
now
时，则当前步进电机旋转方向Dir
now
与基准方向Dir
pre
相同；当 Dir
now
≠ Dir
now
时，则当前步进电机旋转方向Dir
now
与基准方向Dir
pre
相反。
[0008]作为优选，误差比例系数K的初始值为1。
[0009]作为优选，在图案盘上设置磁铁，在底板上设置与磁铁相对应的磁敏传感器，当图案盘处于初始位置时，图案盘上的磁铁与磁敏传感器完全对中；还包括图案盘初始位置误差控制方法，包括如下具体步骤：步骤S1、步进电机以第一旋转方向驱动图案盘转动，当磁敏传感器第一次感应到磁铁时，将此时图案盘的位置记为第一极限感应位置S1[1]；图案盘继续转动，当图案盘转动至磁敏传感器刚好无法感应到磁铁时，将此时图案盘的位置记录为第二极限感应位置S2[1]；图案盘继续转动行程R后停下；步骤S2、步进电机以第二旋转方向驱动图案盘回转，图案盘在回转过程中，当磁敏传感器第一次感应到磁铁时，将此时磁铁位置记录为第二极限感应位置S2[2]，图案盘继续转动，当图案盘转动至磁敏传感器无法感应到磁铁时，将此时图案盘的位置记录为第一极限感应位置S1[2]；图案盘继续转动行程R后停下；步骤S3、重复步骤S1和步骤S2，获取N组第一极限感应位置和第二极限感应位置数据；步骤S4、计算第一极限感应位置的算术平均值S1和第二极限感应位置的算数平均值S2；步骤S5、对第一极限感应位置的算术平均值S1和第二极限感应位置的算数平均值S2取平均值，得到图案盘初始目标位置S；通过步进电机驱动图案盘转动至图案盘初始目标位置S。
[0010]作为优选，步骤S5中，第一极限感应位置的算术平均值S1和第二极限感应位置的算数平均值S2的计算方法如下：S1=( S1[1]+ S1[2] + ......S1[N])/3；S2=( S2[1]+ S2[2] + ......S2[N])/3；其中，S1[N]为第N个第一极限感应位置，S2[N]为第N个第二极限感应位置。
[0011]作为优选，行程R大于转动虚位误差补偿值E
i
。
[0012]作为优选，通过编码器对步进电机的运行进行闭环控制，步进电机闭环控制方法如下：步骤n1、初始化步进电机和编码器；初始化误差变量，误差变量包括上一次误差Error
pre
和累积误差Error
sum
；步骤n2、设置比例系数 Kp、积分时间Ti 和微分时间 Td；步骤n3、控制器设置目标位置S
target
；步骤n4、进行循环控制，通过步进电机的编码器反馈得到当前位置S
current
；步骤n5、计算当前误差Error；Error=S
target
‑
S
current
；步骤n6、计算比例项输出P；P=Kp * Error；步骤n7、计算积分项输出I；Error
sum+1
=Error
sum
+Error；I = Kp * (1/Ti) * Error
sum+1
；步骤n8、计算微分项输出D：D = Kp * Td * (Error
‑ꢀ
Error
pre
)；步骤n9、计算最终的控制输出Output：Output = P + I + D ；更新误差，Error
pre
=Error；将控制输出Output输送至电机驱动；步骤n10、重复步骤n4至n9，直至达到目标位置。
[0013]本专利技术的有益效果是：本专利技术中，通过转动虚位误差控制方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升旋转图案盘定位精度的步进电机控制方法，其特征在于，包括转动虚位误差控制方法，转动虚位误差控制方法包括如下具体步骤：步骤一、步进电机以第一旋转方向驱动图案盘从起始位置旋转第一角度，转动完成后，第一旋转方向上的转动虚位误差为0；步骤二、步进电机的旋转方向改为第二旋转方向，当图案投影灯打出的图案光斑开始发生角度改变时步进电机停止转动，同时记录步进电机的步进值S
motor
；步骤三、计算转动虚位误差补偿值E
i
，E
i= K*S
motor
其中，K为误差比例系数，为误差比例系数K设定一个初始值；步骤四、步进电机以第一旋转方向转动使图案盘回到起始位置，并以第一旋转方向作为基准方向Dir
pre
；步骤五、步进电机接收到图案盘转动命令后启动，判断当前步进电机旋转方向Dir
now
与基准方向Dir
pre
是否相同；若当前步进电机旋转方向Dir
now
与基准方向Dir
pre
相同，则无需进行转动虚位误差补偿；若当前步进电机旋转方向Dir
now
与基准方向Dir
pre
相反，则进行转动虚位误差补偿，补偿计算方法如下：；其中，为补偿后的目标位置，为初始设定的目标位置；步骤六、根据图案盘旋转的实际角度位置与理论角度位置的偏差，对误差比例系数K进行调整，减小或者消除实际角度位置与理论角度位置之间偏差。2.根据权利要求1所述的一种提升旋转图案盘定位精度的步进电机控制方法，其特征在于，步骤五中，在判断当前步进电机旋转方向Dir
now
与基准方向Dir
pre
是否相同时，方法如下：定义基准方向Dir
pre =1，；其中，S
current
为当前位置；当 Dir
now ＝ Dir
now
时，则当前步进电机旋转方向Dir
now
与基准方向Dir
pre
相同；当 Dir
now ≠ Dir
now
时，则当前步进电机旋转方向Dir
now
与基准方向Dir
pre
相反。3.根据权利要求1所述的一种提升旋转图案盘定位精度的步进电机控制方法，其特征在于，误差比例系数K的初始值为1。4.根据权利要求1所述的一种提升旋转图案盘定位精度的步进电机控制方法，其特征在于，在图案盘上设置磁铁，在底板上设置与磁铁相对应的磁敏传感器，当图案盘处于初始位置时，图案盘上的磁铁与磁敏传感器完全对中；还包括图案盘初始位置误差控制方法，包括如下具体步骤：步骤S1、步进电机以第一旋转方向驱动图案盘转动，当磁敏传感器第一次感应到磁铁
时，将此时图案盘的位置记为第一极限感应位置S
1 [1]；图案盘继续转动，当图案盘转动至磁敏传感器刚好无法感应到磁铁时，将此时图案盘的位置记录为第二极限感应位...

【专利技术属性】
技术研发人员：王忠泉，请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：杭州罗莱迪思科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：