双无刷低压直流电机驱动控制系统及方法_2

文档序号:9729744阅读:来源:国知局
流传感器,19输入输出处理模块,20输出接口,21输入接口,22 CAN总线模块,23 CAN接口,24 RS232模块,25 RS232接口。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0017]如图1所示,给出了本发明的双无刷低压直流电机驱动控制系统的原理图,其由核心控制器1、电机运行控制器2、电机A推动模块3、电机B推动模块4、电机A驱动模块5、电机B驱动模块6、电机A、电机B、电源、内部电源模块10、推动电源模块11、电机A霍尔传感器12、电机B霍尔传感器13、电机A编码器14、电机B编码器15、输入接口 21组成,所示的核心控制器1和电机运行控制器2均由微控制器组成,具有信号采集、数据运算和控制输出的作用。电机A驱动模块5和电机B驱动模块6通过电源供电,用于直接驱使电机A和电机B的运行。
[0018]由于电机运行控制器2输出的信号无法驱使电机的直接运行,电机运行控制器2输出的控制信号经电机A推动模块3、电机B推动模块4的转化后,再输入至电机A驱动模块5和电机B驱动模块6,以实现对电机A和电机B的驱动。电机A推动模块3和电机B推动模块4通过推动电源模块11进行供电,电源9通过内部电源模块10对推动电源模块11进行供电。
[0019]电机A和电机B中分别设置有电机A霍尔传感器12和电机B霍尔传感器13,电机运行控制器2通过对电机A霍尔传感器12和电机B霍尔传感器输出信号的检测,来保证电机A和电机B的连续正转和反转。电机A编码器14和电机B编码器15分别测量电机A、电机B的实际转速,其输出经编码器处理模块16后输入至核心控制器1中。
[0020 ]输入接口 21经输入输出处理模块19与核心控制器1相连接,以便输入速度信号SP和差速信号SD,核心控制器1根据输入接口 21输入的控制信号,以及经编码器测量的电机A和电机B的速度信号,来控制电机A和电机B的运行。控制电机A和电机B的信号为脉冲信号PwmA和PwmB,通过调节脉冲PwmA和PwmB的脉冲宽度,来实现电机A和电机B的调速。
[0021 ] 所示的核心控制器1还连接有电机A电流传感器17和电机B电流传感器18,以实现对流经电机A和电机B中电流的测量,防止过电流的发生。输入输出处理模块19还连接有输出接口 20,以通过输出接口 20输出报警信号。所示的核心控制器1通过RS232模块24设置有RS232接口 25,以实现与上位机的通信;核心控制器1通过CAN总线模块22连接有CAN接口 23,以实现多台双无刷低压直流电机驱动控制系统的协同工作,使得本发明的控制系统可以对多个双无刷低压直流电机进行控制。
[0022]本发明的双无刷低压直流电机驱动控制系统的控制方法,通过以下步骤来实现:
a).参数初始化,开机后系统自动调取用户的配置信息,配置信息包括软启动时间、软停止时间、最大转速、最大电流、CAN总线参数;
b).电机的启动,电机运行控制器根据配置的软启动时间,通过实时监测电机A编码器、电机B编码器的输出来启动电机A、电机B;
c).获取控制信号并转化,核心控制器通过输入接口获取电机运行的速度信号SP和差速信号SD,并将其转化为本控制系统中电机的速度信号SSP和差速信号SSD;
输入接口输入的速度信号SP和差速信号SD有多种形式,如0?5V的模拟电压信号,需要将其转化为本控制系统中对应的速度信号SSP和差速信号SSD。
[0023]d).运行模式的判断,判断当前控制模式是闭环混合模式、开环混合模式和独立运行模式中的哪一种,如果为闭环混合模式,则执行步骤e),如果为开环混合模式,则执行步骤f),如果为独立运行模式,则执行步骤g);
e).闭环混合模式的运行,设电机A编码器、电机B编码器的输出信号分别为EncodeA、EncodeB,其转化之后的电机A、电机B的速度信号分别为SpeedA、SpeedB;
核心控制器根据输入的速度信号SSP、差速信号SSD,并利用电机A、电机B的实际转速信号SpeedA、SpeedB作为反馈信号,实现对电机A、电机B的运行控制,以满足电机的稳定运行要求;
由于电机编码器输出的信号有多种形式,需要将其转化为所表示的电机A和电机B的转速。
[0024]在闭环混合模式下:
若差速信号SD大于零点值,则通过调节电机A和电机B的输出,增大SpeedA、减小SpeedB,使其满足关系式(SpeedA+SpeedB)/2=SSP 和 SpeedA_SpeedB=SSD,实现闭环混合模式的稳定控制;
若差速信号SD小于零点值,则通过调节电机A和电机B的输出,减小SpeedA、增大SpeedB,使其满足关系式(SpeedA+SpeedB)/2=SSP 和 SpeedB_SpeedA=SSD,实现闭环混合模式的稳定控制;
若差速信号SD等于零点值,则通过调节电机A和电机B的输出,SpeedA=SpeedB=SSP,实现闭环混合模式的稳定控制。
[0025]如果输入的差速信号SD为0?5V的模拟信号,零点值固定为2.5V,电机A驱使左车轮,电机B驱使右车轮;则0?2.5V为负区间,2.5?5V为负区间。则当SD大于零点值,SpeedA大于SpeedB,左车轮的速度大于右车轮的速度,表示右转弯;则当SD小于零点值时,SpeedA小于SpeedB,左车轮的速度小于右车轮的速度,表示左转弯;则当SD等于零点值时,表示车辆直行。
[0026]f).开环混合模式的运行,核心控制器根据输入的速度信号SSP、差速信号SSD,实现对电机A、电机B的运行控制,以满足电机的稳定运行要求;
开环混合模式下: 若差速信号SD大于零点值,通过调节电机A、电机B的控制信号PwmA、PWmB,增大PwmA、减小PwmB,使其满足关系式(PwmA+PwmB)/2=SSP和PwmA_PwmB=SSD,实现开环混合模式的稳定控制;
若差速信号SD小于零点值,通过调节电机A、电机B的控制信号PwmA、PwmB,减小PwmA、增大PwmB,使其满足关系式(PwmA+PwmB)/2=SSP和PwmB-PwmA=SSD,实现开环混合模式的稳定控制;
若差速信号SD等于零点值,通过调节电机A、电机B的控制信号PwmA、PWmB,使其满足关系式PwmA=PwmB=SSP,实现开环混合模式的稳定控制。
[0027 ]电机A和电机B的转速通过控制信号PwmA、PwmB的脉冲宽度进行调节。
[0028]g).独立运行模式的运行,在核心控制器的控制作用下,使电机A的运转状态SpeedA跟随电机A的输入控制信号,使电机B的运转状态SpeedB跟随电机B的输入控制信号;
h).过流检测,在电机运行的过程中,核心控制器通过电机A电流传感器和电机B电流传感器分别检测流过电机A和电机B的电流,并判断是否超过设定的最大电流,如果超过,则进行过流保护或过流停止;
i).停车控制,在电机A和电机B的停止控制时,通过设定的软停止时间以达到缓慢停止或急停的目的;
j).静止控制,核心控制器实时监测电机A编码器和电机B编码器的输出信号,保持电机A和电机B处在电动锁死状态,防止电机出现惯性转动。
[0029]本发明的控制系统及方法的有点体现在:
a).系统内部集成了两台无刷直流电机的同步控制系统,S卩:在驱动器的I/O信号输入端,给定一个模拟量或数字量的速度控制信号时,驱动器内的微处理器可自动分配到相同的两路电机的驱动芯片中,同时该信号与相对应的电机速度反馈信号在微处理器中进行高速跟
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