直流电机式电动推杆的精确定位控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种直流电机式电动推杆的精确定位控制方法。本发明方法通过对电动推杆的直流电机进行闭环控制，实现精确定位控制。首先通过对两个霍尔传感器产生的脉冲信号进行鉴相计数，获取电机旋转圈数及旋转方向，根据电动推杆的螺杆螺距实时获得电动推杆的当前定位位置；采用离散式PID控制方法，将电动推杆的设定定位位置与当前定位位置的偏差值作为PID控制的输入值，PWM的脉冲宽度作为PID控制的输出值；根据脉冲宽度值的正负控制直流电机轴转动方向，根据脉冲宽度的绝对值大小控制直流电机轴转速。本发明实现了电动推杆的精确定位，使较低生产成本的直流电机式电动推杆具有步进电机式和伺服式电动推杆的精确定位功能。
【专利说明】直流电机式电动推杆的精确定位控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于控制【技术领域】，涉及一种电动推杆的精确定位控制技术，特别是将这 种定位控制方法应用于直流电机式电动推杆，以实现其精确定位的功能。
【背景技术】
[0002] 电动推杆是一种线性驱动装置，利用丝杠螺母传动，将驱动电机的旋转运动转变 为推杆的直线往复运动。可用于各种简单或复杂的工艺流程中做为执行机械使用，以实现 远距离控制、集中控制或自动控制。电动推杆广泛用于电动医疗床、电动沙发、电动展台升 降杆、工业电动升降系统等。
[0003] 电动推杆按驱动电机的类型可分为：直流电机式（12/24/36V)、交流电机式 (220/380V)、步进电机式和伺服电机式等。交流电机式电动推杆存在噪音大、安全性低、功 能单一等缺点。步进电机式、伺服电机式电动推杆定位精度高，但存在控制结构复杂、性价 比不高等缺点。直流电机运行噪音低、使用安全性强、产品性价比高，直流电机式电动推杆 能满足对产品的安全性及绿色环保的要求，因此目前电动推杆普遍采用直流电机作为动力 源，但直流电机不便于精确定位控制，导致直流电机式电动推杆无法满足需要精确定位控 制的产品应用需求。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于针对现有的直流电机式电动推杆无法实现精确的定位控制，提 供一种直流式电动推杆精确定位控制的方法。
[0005] 本发明通过对电动推杆的直流电机进行闭环控制，实现精确定位控制，具体是：步 骤（1)、在直流电机机芯端盖上对应电机轴圆周的两侧各安装一个霍尔传感器，当电机轴旋 转一周时，两个霍尔传感器产生两个相位差90°的脉冲信号。
[0006] 步骤（2)、直流电机轴转动时，对霍尔传感器产生的脉冲信号进行鉴相计数，以获 取电机旋转圈数及旋转方向，根据电动推杆的螺杆螺距实时获得电动推杆的当前定位位 置。
[0007] 步骤（3)、采用离散式PID(比例积分微分）控制方法，将电动推杆的设定定位位置 与当前定位位置的偏差值e(k)作为PID控制的输入值，PWM(脉冲宽度调制）的脉冲宽度 u (k)作为PID控制的输出值；PID控制方法为：
【权利要求】
1.直流电机式电动推杆的精确定位控制方法，其特征在于：该方法通过对电动推杆的 直流电机进行闭环控制，实现精确定位控制，具体是： 步骤（1)、在直流电机机芯端盖上对应电机轴圆周的两侧各安装一个霍尔传感器，当电 机轴旋转一周时，两个霍尔传感器产生两个相位差90°的脉冲信号； 步骤（2)、直流电机轴转动时，对霍尔传感器产生的脉冲信号进行鉴相计数，以获取电 机旋转圈数及旋转方向，根据电动推杆的螺杆螺距实时获得电动推杆的当前定位位置； 步骤（3)、采用离散式PID控制方法，将电动推杆的设定定位位置与当前定位位置的偏 差值e(k)作为PID控制的输入值，PWM的脉冲宽度u (k)作为PID控制的输出值；PID控制 方法为：
其中Kp为比例系数、Ki为积分系数、和Kd为微分系数，k为采样序号，k = 1，2, 3…； 所述的电动推杆的设定定位位置为待实现的电动推杆定位位置； 步骤（4)、根据u(k)值的正负控制直流电机轴转动方向：u(k) > 0时，输出一个高电 平TTL信号，u (k) < 0时，输出一个低电平TTL信号，TTL信号经过电流驱动芯片后控制双 开双掷的继电器，继电器控制供给电机的电流的方向，实现控制电机的旋转方向；u(k) > 0 时，电机正转，u (k) < 0,电机反转； 根据脉冲宽度u (k)的绝对值控制直流电机轴转速：利用脉冲宽度u (k)的绝对值调制 PWM脉冲波；PWM脉冲波经过放大后驱动场效应管，改变电机的驱动电流大小，从而实现电 机速度的控制；偏差值e(k)的绝对值越大，其输出值脉冲宽度u(k)的绝对值越大，即控制 电机加速运动；偏差值e(k)的绝对值越小，其输出值脉冲宽度u (k)的绝对值越小，即控制 电机减速运动；e(k) = 0时，u (k) = 0,即控制电机停止。
【文档编号】H02P21/00GK104333282SQ201410670428
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月21日 优先权日:2014年11月21日
【发明者】李强, 卢冠军 申请人:杭州电子科技大学