【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电机控制，具体涉及一种电机控制系统及方法。
技术介绍
1、电机（俗称“马达”）是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。伺服电机（servo motor）是应用非常广泛的一种电机，用于在伺服系统中控制机械元件运转，是一种辅助马达间接变速装置。伺服电机可以控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。
2、pwm控制技术常用于伺服电机控制，电机控制器通过输出占空比可调的pwm信号调节电机转速。现有的电机转速控制中，由于pwm占空比的调节方法不当，常出现转速不能平稳快速调节现象；不能消除各种原因（如电机负载发生改变）引起的转速波动。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种基于pwm控制技术的电机控制系统及方法，能够快速平稳调节电机转速，且能有效消除因各种原因引起的电机转速波动问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。
3、第一方面，本专利技术提供一种电机控制系统，包括：控制器，与控制器相连的驱动模块，与驱动模块连的电机，安装在电机上与控制器相连的位置传感器，脉冲发生器，与脉冲发生器和控制器相连的计数器；还包括与控制器相连的通信模块，以及通过通信模块与控制器进行数据通信的上位机；电机
4、进一步地，所述位置传感器为霍尔传感器。
5、更进一步地，所述位置传感器还包括与霍尔传感器相连的脉冲整形电路，输出上升沿和下降沿陡峭的第一脉冲信号至控制器。
6、进一步地，所述电机为三相无刷直流电机，位置传感器的数量为3个，均匀分布在电机转子附近的圆周上。
7、进一步地，所述计数器的工作时序为：
8、系统启动后计数器开始对第二脉冲信号计数；
9、控制器检测到位置传感器输出的第一脉冲信号的下降沿时，读取计数器的计数值；
10、控制器对计数器进行清零，计数器从零开始计数。
11、进一步地，电机调速方法包括在控制器内执行的以下步骤：
12、接收上位机下发的调速指令，并从中解析出目标速度 v，单位为转/秒；
13、第一脉冲信号的下降沿到来时，读取当前测速周期计数器的计数值 m( n)，按下式计算当前测速周期的电机转速：
14、式中， v( n)为当前测速周期的电机转速，单位为转/秒； t为第二脉冲信号周期，单位为秒；测速周期等于第一脉冲信号的周期，单位为秒；
15、计算速度差 δv= v- v( n)；
16、若 δv的绝对值| δv|大于设定的阈值，根据 δv的正负和大小调整pwm信号的占空比，直到| δv|小于或等于设定的阈值。
17、更进一步地，调整pwm信号占空比的方法包括：
18、若 δv>0，按等步长逐渐增加占空比，直到| δv|小于或等于设定的阈值；
19、若 δv<0，按等步长逐渐减小占空比，直到| δv|小于或等于设定的阈值。
20、更进一步地，调整pwm信号占空比的方法包括：
21、获取调速开始时pwm信号的占空比 k(0)及电机转速 v(0)；
22、按下式计算当前测速周期pwm信号的占空比 k( n)：
23、
24、
25、式中，sgn()为符号函数， k(0)≥0.5；
26、将每一测速周期的占空比调为 k( n)，直到| δv|小于或等于设定阈值。
27、更进一步地，所述系统通过在控制器内执行以下步骤检测并消除电机转速波动：
28、按下式实时计算电机转速波动：
29、
30、式中， v m、 δv m分别为电机转速在最近连续 m个测速周期内的平均值和波动均值；
31、若 δv m大于设定阈值，按下式计算当前测速周期pwm信号的占空比 k( n)：
32、式中， a为单位时间内占空比每增加一个百分点电机转速的增量， t1( n)为当前测速周期或当前第一脉冲信号的周期， t1( n)= m( n)× t；
33、将每一测速周期的占空比调为 k( n)，直到 δv m小于或等于设定阈值。
34、第二方面，本专利技术提供一种应用所述系统进行电机控制的方法，包括在控制器内执行的以下步骤：
35、输出一定占空比的pwm信号至驱动模块，启动电机，使计数器开始对第二脉冲信号计数；...
【技术保护点】
1.一种电机控制系统，其特征在于，包括：控制器，与控制器相连的驱动模块，与驱动模块连的电机，安装在电机上与控制器相连的位置传感器，脉冲发生器，与脉冲发生器和控制器相连的计数器；还包括与控制器相连的通信模块，以及通过通信模块与控制器进行数据通信的上位机；电机每旋转一周位置传感器输出一个第一脉冲信号至控制器；计数器对脉冲发生器输出的第二脉冲信号计数，控制器根据计数值实时计算电机转速；控制器根据上位机下发的调速指令，以及实时计算的电机转速，自适应调节输出至驱动模块的PWM信号的占空比，使电机跟踪在目标转速上。
2.根据权利要求1所述的电机控制系统，其特征在于，所述位置传感器为霍尔传感器。
3.根据权利要求2所述的电机控制系统，其特征在于，所述位置传感器还包括与霍尔传感器相连的脉冲整形电路，输出上升沿和下降沿陡峭的第一脉冲信号至控制器。
4.根据权利要求1所述的电机控制系统，其特征在于，所述电机为三相无刷直流电机，位置传感器的数量为3个，均匀分布在电机转子附近的圆周上。
5.根据权利要求1所述的电机控制系统，其特征在于，所述计数器的工作时序
6.根据权利要求1所述的电机控制系统，其特征在于，电机调速方法包括在控制器内执行的以下步骤：
7.根据权利要求6所述的电机控制系统，其特征在于，调整PWM信号占空比的方法包括：
8.根据权利要求6所述的电机控制系统，其特征在于，调整PWM信号占空比的方法包括：
9.根据权利要求6所述的电机控制系统，其特征在于，所述系统通过在控制器内执行以下步骤检测并消除电机转速波动：
10.一种应用权利要求1所述系统进行电机控制的方法，其特征在于，包括在控制器内执行的以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种电机控制系统，其特征在于，包括：控制器，与控制器相连的驱动模块，与驱动模块连的电机，安装在电机上与控制器相连的位置传感器，脉冲发生器，与脉冲发生器和控制器相连的计数器；还包括与控制器相连的通信模块，以及通过通信模块与控制器进行数据通信的上位机；电机每旋转一周位置传感器输出一个第一脉冲信号至控制器；计数器对脉冲发生器输出的第二脉冲信号计数，控制器根据计数值实时计算电机转速；控制器根据上位机下发的调速指令，以及实时计算的电机转速，自适应调节输出至驱动模块的pwm信号的占空比，使电机跟踪在目标转速上。
2.根据权利要求1所述的电机控制系统，其特征在于，所述位置传感器为霍尔传感器。
3.根据权利要求2所述的电机控制系统，其特征在于，所述位置传感器还包括与霍尔传感器相连的脉冲整形电路，输出上升沿和下降沿陡峭的第一脉冲信号至控制器。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：张贺兴，王石凤，龚福龙，费皓楠，
申请(专利权)人：深圳市锐健电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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