步进电机电流控制方法、装置、控制器和存储介质与流程

本申请涉及机械控制技术领域，特别是涉及一种步进电机电流控制方法、装置、控制器和存储介质。

背景技术：

舞台灯具是舞台演出时的重要设备，除了用于照明，还可以根据舞台演出内容进行特定场景的环境渲染。舞台灯具的工作环境温度根据国家标准在0～40度范围，因此，当舞台灯具的工作温度低于0度时，例如在零下10度，甚至零下20度时，由于工作温度较低，舞台灯具轴承上面的润滑油的润滑性降低，轴承的阻力变大，会导致舞台灯具的步进电机失步。

因此，亟需一种防止舞台灯具步进电机失步的方法。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种步进电机电流控制方法、装置、控制器和存储介质。

一种步进电机电流控制方法，所述方法包括：

获取舞台灯具的工作环境温度值；

根据所述工作环境温度值，在预设的工作环境温度值与电流补偿值的对应关系中，确定目标电流补偿值；

根据所述目标电流补偿值与驱动电路中的第一电流值，确定舞台灯具步进电机的第二电流值，并根据所述第二电流值驱动所述舞台灯具步进电机运行。

在其中一个实施例中，所述获取舞台灯具的工作环境温度值，包括：

根据信号转换电路读取温度传感器获取到的舞台灯具的所在工作环境的采集温度值；

对所述采集温度值进行滤波处理，根据预设的数字滤波算法得到滤波后的工作环境温度值。

在其中一个实施例中，根据所述工作环境温度值，在预设的工作环境温度值与电流补偿值的对应关系中，确定目标电流补偿值，包括：

将获取到的所述工作环境温度值，生成索引指针；

根据所述索引指针，在预设的工作环境温度值与电流补偿值的对应关系中，确定所述舞台灯具的工作环境温度值对应的目标电流补偿值。

在其中一个实施例中，在所述根据所述索引指针，在预设的工作环境温度值与电流补偿值的对应关系中，确定所述舞台灯具的工作环境温度值对应的目标电流补偿值之前，所述方法还包括：

将预设的工作环境温度范围根据预设的温度间隔进行层级划分，得到每一层级的工作环境温度范围；

将所述每一层级的工作环境温度范围与相应的电流补偿值进行对应，得到各温度层级工作环境温度范围与相应电流补偿值的对应关系；

所述根据所述索引指针，在预设的工作环境温度值与电流补偿值的对应关系中，确定所述舞台灯具的工作环境温度值对应的目标电流补偿值，包括：

根据所述索引指针，在所述各温度层级工作环境温度范围与相应电流补偿值的对应关系中进行逐层级温度比对筛查；

当所述索引指针中携带的所述工作环境温度值包含在某一层级工作环境温度范围内，则确定所述层级工作环境温度范围对应的电流补偿值为目标电流补偿值。

在其中一个实施例中，所述根据所述目标电流补偿值与驱动电路中的第一电流值，确定舞台灯具步进电机的第二电流值，并根据所述第二电流值驱动所述舞台灯具步进电机运行，包括：

将确定出的所述目标电流补偿值与所述驱动电路中的第一电流值相加，得到所述舞台灯具步进电机的第二电流值；

根据所述第二电流值，通过驱动芯片驱动所述舞台灯具步进电机在第二电流值下工作。

一种步进电机电流控制装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取舞台灯具的工作环境温度值；

确定模块，用于根据所述工作环境温度值，在预设的工作环境温度值与电流补偿值的对应关系中，确定目标电流补偿值；

驱动模块，用于根据所述目标电流补偿值与驱动电路中的第一电流值，确定舞台灯具步进电机的第二电流值，并根据所述第二电流值驱动所述舞台灯具步进电机运行。

在其中一个实施例中，所述获取模块具体用于根据信号转换电路读取温度传感器获取到的舞台灯具的所在工作环境的采集温度值；

对所述采集温度值进行滤波处理，根据预设的数字滤波算法得到滤波后的工作环境温度值。

在其中一个实施例中，所述确定模块具体用于将获取到的所述工作环境温度值，生成索引指针；

根据所述索引指针，在预设的工作环境温度值与电流补偿值的对应关系中，确定所述舞台灯具的工作环境温度值对应的目标电流补偿值。

在其中一个实施例中，所述装置还包括：

层级划分模块，用于将预设的工作环境温度范围根据预设的温度间隔进行层级划分，得到每一层级的工作环境温度范围；

关系构建模块，用于将所述每一层级的工作环境温度范围与相应的电流补偿值进行对应，得到各温度层级工作环境温度范围与相应电流补偿值的对应关系；

所述确定模块具体用于根据所述索引指针，在所述各温度层级工作环境温度范围与相应电流补偿值的对应关系中进行逐层级温度比对筛查；

当所述索引指针中携带的所述工作环境温度值包含在某一层级工作环境温度范围内，则确定所述层级工作环境温度范围对应的电流补偿值为目标电流补偿值。

在其中一个实施例中，所述驱动模块具体用于将确定出的所述目标电流补偿值与所述驱动电路中的第一电流值相加，得到所述舞台灯具步进电机的第二电流值；

根据所述第二电流值，通过驱动芯片驱动所述舞台灯具步进电机在第二电流值下工作。

一种控制器，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

获取舞台灯具的工作环境温度值；

根据所述工作环境温度值，在预设的工作环境温度值与电流补偿值的对应关系中，确定目标电流补偿值；

根据所述目标电流补偿值与驱动电路中的第一电流值，确定舞台灯具步进电机的第二电流值，并根据所述第二电流值驱动所述舞台灯具步进电机运行。

一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

获取舞台灯具的工作环境温度值；

根据所述工作环境温度值，在预设的工作环境温度值与电流补偿值的对应关系中，确定目标电流补偿值；

根据所述目标电流补偿值与驱动电路中的第一电流值，确定舞台灯具步进电机的第二电流值，并根据所述第二电流值驱动所述舞台灯具步进电机运行。

上述步进电机电流控制方法、装置、控制器和存储介质，获取舞台灯具的工作环境温度值；根据所述工作环境温度值，在预设的工作环境温度值与电流补偿值的对应关系中，确定目标电流补偿值；根据所述目标电流补偿值与驱动电路中的第一电流值，确定舞台灯具步进电机的第二电流值，并根据所述第二电流值驱动所述舞台灯具步进电机运行。采用本方法，通过在预设的工作环境温度值与电路补偿值的对应关系中确定的目标电流补偿值，对舞台灯具步进电机的驱动电路中的电流值进行补偿，增大步进电机的工作电流，进而增大步进电机的工作功率，以克服因润滑油在低于标准温度下性能降低产生的阻力，避免了步进电机在工作环境温度低于标准温度时造成的失步，增强了步进电机的稳定性。

附图说明

图1为一个实施例中步进电机电流控制装置的内部结构图；

图2为一个实施例中步进电机电流控制方法的流程示意图；

图3为一个实施例中获取工作环境温度值步骤的流程示意图；

图4为一个实施例中确定目标电流补偿值方法的流程示意图；

图5为一个实施例中构建工作环境温度值与电流补偿值方法的流程示意图；

图6为一个实施例中根据第二电流值驱动步进电机的方法的流程示意图；

图7为一个实施例中步进电机电流控制方法的示例流程图；

图8为一个实施例中步进电机控制装置的结构框图；

图9为一个实施例中控制器的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供的步进电机电流控制方法，可以应用于如图1所示的步进电机电流控制装置100中。该步进电机电流控制装置100安装在舞台灯具的轴承连接处，该装置100包括温度传感器101、控制器102、步进电机驱动电路103和步进电机104。其中，控制器102与温度传感器101通过温度传感器101的信号转化电路相连接，控制器102通过步进电机驱动电路103与步进电机104相连接。温度传感器101用于获取舞台灯具的工作环境温度，控制器102用于读取工作环境温度信息并控制舞台灯具的步进电机104工作，步进电机驱动电路103用于提供工作电流并接收控制器102的控制信号对步进电机104进行驱动，步进电机104用于对舞台灯具轴承的主动轮进行驱动，以驱动舞台灯具轴运行。

可选的，温度传感器101可以但不限于为ntc(negativetemperaturecoefficient，负温度系数热敏电阻)器件或者芯片；控制器102可以但不限于是dsp(digitalsignalprocessing，数字信息处理)、fpga(fieldprogrammablegatearray,现场可编程门阵列)和mcu(microcontrolunit，微控制单元)等控制器件。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种步进电机电流控制方法，以该方法应用于图1中的控制器为例进行说明，包括以下步骤：

步骤201，获取舞台灯具的工作环境温度值。

在实施中，控制器通过信号转换电路接收温度传感器获取的舞台灯具的轴承连接处的工作环境温度值。

步骤202，根据工作环境温度值，在预设的工作环境温度值与电流补偿值的对应关系中，确定目标电流补偿值。

在实施中，控制器中预先存储有舞台灯具步进电机失步的工作环境温度值与电流补偿值的对应关系，因此，控制器根据接收到的工作环境温度值，可以在预先存储的对应关系中，查询并确定出目标电流补偿值。

其中，电流补偿值为步进电机在低于标准工作环境温度下工作时，为避免失步而额外增加的电流值。

步骤203，根据目标电流补偿值与驱动电路中的第一电流值，确定舞台灯具步进电机的第二电流值，并根据第二电流值驱动舞台灯具步进电机运行。

在实施中，控制器根据确定出的目标电流补偿值与驱动电路中步进电机的当前电流值(即第一电流值)，确定舞台灯具的第二电流值，然后，控制器通过驱动电路以第二电流值驱动舞台灯具步进电机运行工作，以增大步进电机的工作功率，克服因润滑油在低于标准温度下性能降低而产生的阻力，进而避免了步进电机在工作环境温度低于标准温度时造成的失步。

上述步进电机电流控制方法中，控制器获取舞台灯具的工作环境温度值；然后，根据该工作环境温度值，在预设的工作环境温度值与电流补偿值的对应关系中，确定目标电流补偿值；根据目标电流补偿值与驱动电路中的第一电流值，确定舞台灯具步进电机的第二电流值，并根据第二电流值驱动舞台灯具步进电机运行。避免了步进电机的因工作环境温度低于标准温度造成的失步，增强了步进电机的稳定性，同时，根据准确的目标电流补偿值得到的第二电流值，对步进电机进行驱动，防止步进电机的驱动芯片发热严重，减少损耗。

在一个实施例中，如图3所示，步骤201的具体处理过程如下所示：

步骤2011，根据信号转换电路读取温度传感器获取到的舞台灯具的所在工作环境的采集温度值。

在实施中，温度传感器可以实时或者以预设周期对舞台灯具的工作环境温度进行采集，温度传感器获取到的工作环境温度为模拟或者数字信号。控制器根据信号转换电路读取该温度传感器获取到的舞台灯具所在工作环境的采集温度值(数字信号或模拟信号形式)。

步骤2012，对采集温度值进行滤波处理，根据预设的数字滤波算法得到滤波后的工作环境温度值。

在实施中，由于温度传感器在实际采样过程中，信号因周围环境的影响具有不稳定性，会产生一定的震荡，因此，控制器对读取到的采集温度值(数字信号或模拟信号)进行滤波处理，根据预设的数字滤波算法，可以得到滤波后的工作环境温度值。

可选的，控制器进行滤波处理所采用的数字滤波算法可以为平均值滤波算法、加权平均滤波算法或者其他数字滤波算法中的一种或多种，因此，滤波的具体实施方式本申请实施例不做限定。

本实施例中，控制器读取温度传感器获取到的采集温度值(数值信号或模拟信号)，并对采集温度值进行滤波处理，得到滤波后的工作环境温度值，消除了采集温度值中的噪声干扰，提高了对舞台灯具工作环境温度的测量准确性。

在一个实施例中，如图4所示，步骤202的具体处理过程如下所示：

步骤2021，将获取到的工作环境温度值，生成索引指针。

在实施中，控制器可以将获取到的工作环境温度值，生产索引指针。

步骤2022，根据索引指针，在预设的工作环境温度值与电流补偿值的对应关系中，确定舞台灯具的工作环境温度值对应的目标电流补偿值。

在实施中，控制器根据该索引指针，在预设的工作环境温度值与电流补偿值的对应关系中进行查询，确定出舞台灯具的当前工作环境温度值对应的目标电流补偿值。

本实施例中，控制器根据获取到的工作环境温度值，在预存的工作环境温度值与电流补偿值的对应关系中，可以确定出目标电流补偿值，进而可以对步进电机的工作电流进行动态控制和调整，解决了舞台灯具步进电机在低于标准工作温度下失步的问题，同时，避免了由于电流无限制增大造成的电机驱动电路发热严重，功率损耗。

在一个实施例中，如图5所示，在步骤2022之前，控制器预先对工作环境温度值与电流补偿值进行对应关系的构建，因此，该方法还包括：

步骤2020’，将预设的工作环境温度范围根据预设的温度间隔进行层级划分，得到每一层级的工作环境温度范围。

在实施中，舞台灯具步进电机的标准工作环境温度为0～40度，当温度低于0度时，由于润滑油润滑性降低会造成步进电机的失步，因此，根据预设的工作环境温度范围，将步进电机失步的工作环境温度范围按照预设的温度间隔进行层级划分，得到每一层级的工作环境温度范围。例如，预设的工作环境温度范围为-20～40度，则以5度的温度间隔对该温度范围进行划分，可以得到每一层级的工作环境温度范围为：[-20℃，-15℃)，[-15℃～-10℃)，[-10℃～-5℃)，[-5℃～0℃)…[35℃，40℃)。

步骤2021’，将每一层级的工作环境温度范围与相应的电流补偿值进行对应，得到各温度层级工作环境温度范围与相应电流补偿值的对应关系。

在实施中，控制器将每一层级的工作环境温度范围与相应的电流补偿值进行对应，可以得到各温度层级工作环境温度范围与相应电流补偿值的对应关系，例如，工作环境温度范围为[-20℃，-15℃)，电流补偿值为5a(安倍)；工作环境温度范围为[-15℃～-10℃)，电流补偿值为4a；工作环境温度范围为[-10℃～-5℃)，电流补偿值为3a；工作环境温度范围为[-5℃～0℃)，电流补偿值为2a；工作环境温度范围为[0℃～5℃)，电流补偿值为0a(此工作温度范围及后续温度范围均在标准工作温度范围内，因此对应的电流补充值均为0a)。其中，对应的电流补偿值可以根据大量实验得到。

可选的，控制器可以将该对应关系生成对应关系表格，存储在控制器的数据库中，以便于对电流补偿值进行查询。

因此，步骤2022的具体处理过程还可以如下所示：

步骤2022’，根据索引指针，在各温度层级工作环境温度范围与相应电流补偿值的对应关系中进行逐层级温度比对筛查。

在实施中，索引指针中携带的工作环境温度为舞台灯具当前的工作环境温度值，控制器根据该索引指针，在各温度层级工作环境温度范围与相应电流补偿值的对应关系中进行逐层级温度比对筛查。

步骤2023’，当索引指针中携带的工作环境温度值包含在某一层级工作环境温度范围内，则确定层级工作环境温度范围对应的电流补偿值为目标电流补偿值。

在实施中，当索引指针中携带的工作环境温度值包含在对应关系表格中某一层级工作环境温度范围内，则控制器确定该工作环境温度范围对应的电流补偿值为目标电流补偿值。具体的，例如当索引指针携带的工作环境温度值为-10度时，控制器根据该工作环境温度在各层级工作环境温度范围内进行筛查，-10度在[-10℃～-5℃)的范围内，因此，将该层级工作环境温度范围[-10℃～-5℃)对应的电流补偿值3a，确定为目标电流补偿值。

本实施例中，控制器将低于步进电机标准工作环境温度的温度范围，按照层级划分并对应恰当的电流补偿值，生成工作环境温度与电流补偿值的对应关系表，便于对目标电流补偿值的查询，也避免步进电机电流过大、发热严重造成线路损耗。

在一个实施例中，如图6所示，步骤203的具体处理过程如下所示：

步骤2031，将确定出的目标电流补偿值与驱动电路中的第一电流值相加，得到舞台灯具步进电机的第二电流值。

在实施中，控制器将确定出的目标电流补偿值与驱动电路中的第一电流值相加，得到舞台灯具步进电机的第二电流值。即根据查询到的目标电流补偿值，对驱动电路中的当前电流值(第一电流值)进行补偿，得到补偿后的目标电流值(第二电流值)。

步骤2032，根据第二电流值，通过驱动芯片驱动舞台灯具步进电机在第二电流值下工作。

在实施中，控制器根据第二电流值发送驱动信号，通过步进电机的驱动芯片驱动舞台灯具步进电机在第二电流值下工作。

在本实施例中，控制器根据查询到的目标电流补偿值对步进电机驱动电路中的当前电流进行补偿，保证了步进电机在低于标准温度(即当前工作环境温度下)不失步，同时，又避免了步进电机驱动电路中的电流过大，发热严重。

在一个实施例中，如图7所示，提供了一种步进电机电流控制方法的示例，具体处理过程如下所示：

步骤701，读取温度传感器的当前温度值。

步骤702，对获取到的当前温度值进行滤波处理，得到滤波后的当前环境温度值。

步骤703，根据当前环境温度值在工作环境温度值与电流补偿值的对应关系中查询目标电流补偿值。

步骤704，根据驱动电路当前实际电流值与目标电流补偿值的和值，作为目标输出电流驱动步进电机运行，执行步骤701。

本示例中，通过对步进电机工作环境温度的实时监控采集，并根据采集得到的工作环境温度在工作环境温度值与电流补偿值的对应关系中查询目标电流补偿值，动态调整步进电机的工作电流，解决了步进电机的运行失步问题，增强了步进电机的稳定性。

应该理解的是，虽然图2-6的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2-6中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图8所示，提供了一种步进电机电流控制装置800，包括：获取模块810、确定模块820和驱动模块830，其中：

获取模块810，用于获取舞台灯具的工作环境温度值。

确定模块820，用于根据工作环境温度值，在预设的工作环境温度值与电流补偿值的对应关系中，确定目标电流补偿值。

驱动模块830，用于根据目标电流补偿值与驱动电路中的第一电流值，确定舞台灯具步进电机的第二电流值，并根据第二电流值驱动舞台灯具步进电机运行。

在一个实施例中，获取模块810具体用于根据信号转换电路读取温度传感器获取到的舞台灯具的所在工作环境的采集温度值；

对采集温度值进行滤波处理，根据预设的数字滤波算法得到滤波后的工作环境温度值。

在一个实施例中，确定模块具体用于将获取到的工作环境温度值，生成索引指针；

根据索引指针，在预设的工作环境温度值与电流补偿值的对应关系中，确定舞台灯具的工作环境温度值对应的目标电流补偿值。

在一个实施例中，该装置800还包括：

层级划分模块，用于将预设的工作环境温度范围根据预设的温度间隔进行层级划分，得到每一层级的工作环境温度范围；

关系构建模块，用于将每一层级的工作环境温度范围与相应的电流补偿值进行对应，得到各温度层级工作环境温度范围与相应电流补偿值的对应关系；

确定模块820具体用于根据索引指针，在各温度层级工作环境温度范围与相应电流补偿值的对应关系中进行逐层级温度比对筛查；

当索引指针中携带的工作环境温度值包含在某一层级工作环境温度范围内，则确定层级工作环境温度范围对应的电流补偿值为目标电流补偿值。

在一个实施例中，驱动模块830具体用于将确定出的目标电流补偿值与驱动电路中的第一电流值相加，得到舞台灯具步进电机的第二电流值；

根据第二电流值，通过驱动芯片驱动舞台灯具步进电机在第二电流值下工作。

上述步进电机电流控制装置，获取舞台灯具的工作环境温度值；根据工作环境温度值，在预设的工作环境温度值与电流补偿值的对应关系中，确定目标电流补偿值；根据目标电流补偿值与驱动电路中的第一电流值，确定舞台灯具步进电机的第二电流值，并根据第二电流值驱动舞台灯具步进电机运行。采用本装置，通过在预设的工作环境温度值与电路补偿值的对应关系中确定的目标电流补偿值，对舞台灯具步进电机的驱动电路中的电流值进行补偿，增大步进电机的工作电流，进而增大步进电机的工作功率，以克服因润滑油在低于标准温度下性能降低产生的阻力，避免了步进电机在工作环境温度低于标准温度时造成的失步，增强了步进电机的稳定性。

关于步进电机电流控制装置的具体限定可以参见上文中对于步进电机电流控制方法的限定，在此不再赘述。上述步进电机电流控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种控制器，其内部结构图可以如图9所示。该控制器包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口和输入装置。其中，该控制器的处理器用于提供计算和控制能力。该控制器的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该控制器的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过wifi、运营商网络、nfc(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种步进电机电流控制方法。该控制器的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是控制器外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图9中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的控制器的限定，具体的控制器可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，还提供了一种控制器，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。

在一个实施例中，提供了一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-onlymemory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(staticrandomaccessmemory，sram)或动态随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory，dram)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。