步进电机的启停控制方法、系统和步进电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电机控制技术领域，特别是涉及一种步进电机的启停控制方法、一种步进电机的启停控制系统和一种步进电机。
【背景技术】
[0002]步进电机是自动控制系统中常用的执行部件，是机电一体化的关键产品之一，广泛地应用在各种计算控制的自动系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求和应用量与日俱增。步进电机突出的优点是它可以在宽广的频率范围内，通过改变脉冲频率来实现调速、快速起停和正反转控制等，并且由其组成的开环系统既简单、廉价，又非常可靠，因此在众多领域有着极其广泛的应用。
[0003]为了解决缩短步进电机的响应时间、提高步进电机的运行速度以及稳定程度等问题，很多研究人员针对速度控制提出了建立在线性速度模型和指数速度模型等数学模型上的控制方式，但都存在一定的问题，不能很好地满足步进电机运动的复杂的负载要求。
【发明内容】
[0004]基于此，有必要针对现有步进电机控制技术不能满足步进电机运动的复杂的负载要求的问题，提供一种满足步进电机运动的复杂的负载要求的步进电机的启停控制方法。
[0005]同时，本发明还提供一种步进电机的启停控制系统。
[0006]一种步进电机的启停控制方法，用于对带负载的步进电机进行控制，包括如下步骤:
[0007]选择与所述负载匹配的数学模型并设置所述数学模型的系数；
[0008]接收用于控制所述步进电机运行的控制参数；
[0009]根据所述数学模型和所述控制参数计算所述步进电机的运动轨迹的特性参数；
[0010]根据所述运动轨迹的特性参数生成驱动控制信号；
[0011]根据所述驱动控制信号控制所述步进电机。
[0012]在其中一个实施例中，所述选择与所述负载匹配的数学模型并设置所述数学模型的系数的步骤具体包括如下步骤:
[0013]运行所述步进电机；
[0014]监控所述步进电机运行时的工作参数；
[0015]判断所述工作参数是否在第一预设参数阈值内，如果否，则替换当前数学模型并设置所述替换后的数学模型的系数，继续进行判断，如果是则将当前状态下的数学模型与所述负载进行匹配。
[0016]在其中一个实施例中，在所述根据驱动控制信号控制所述步进电机的步骤之后，还包括:
[0017]监控所述步进电机运行时的工作参数；
[0018]若所述工作参数不在第二预设参数阈值内，则重新设置所述数学模型的系数。
[0019]在其中一个实施例中，所述控制参数包括总步数、最高速度、最低速度、运动方向、力矩保持信号和预设电流。
[0020]在其中一个实施例中，所述预设电流为所述步进电机的每个工作状态下的预设电流的集合。
[0021]在其中一个实施例中，所述根据数学模型和控制参数计算所述步进电机的运动轨迹的特性参数的步骤，具体包括如下步骤:
[0022]根据所述数学模型生成相应的速度曲线，所述速度曲线为所述步进电机加速阶段和减速阶段速度变化的曲线；
[0023]将所述速度曲线离散化成不同的速度台阶；
[0024]根据所述速度台阶和所述控制参数计算所述步进电机的运动轨迹的特性参数。
[0025]在其中一个实施例中，所述根据速度台阶和所述控制参数计算所述步进电机的运动轨迹的特性参数的步骤，具体包括如下步骤:
[0026]分别读取所述速度曲线中加速阶段和减速阶段的起始速度、终止速度和细分方式；
[0027]根据所述总步数和每个所述速度台阶的细分方式计算所述步进电机匀速阶段的步数；
[0028]计算所述步进电机速度变化的每个阶段的运动步数。
[0029]在其中一个实施例中，所述驱动控制信号包括脉冲调制信号和/或串行外设接口的相序指令。
[0030]在其中一个实施例中，在所述根据驱动控制信号控制所述步进电机的步骤之前，还包括如下步骤:
[0031]监控所述步进电机的工作状态；
[0032]根据相应工作状态下的预设电流控制所述步进电机。
[0033]一种步进电机的启停控制系统，用于对带负载的步进电机进行控制，包括:
[0034]调试模块，用于选择与所述负载匹配的数学模型并设置所述数学模型的系数；
[0035]控制模块，接收用于控制所述步进电机运行的控制参数，根据所述数学模型和所述控制参数计算所述步进电机的运动轨迹的特性参数，根据所述运动轨迹的特性参数生成驱动控制信号；
[0036]驱动模块，用于根据所述驱动控制信号驱动所述步进电机。
[0037]在其中一个实施例中，所述调试模块包括:
[0038]匹配单元，用于为所述步进电机匹配数学模型并设置所述数学模型的系数；
[0039]工作参数监控单元，用于监控所述步进电机运行时的工作参数；
[0040]所述匹配单元还用于判断所述工作参数是否在第一预设参数阈值内，如果否，则替换当前数学模型继续进行匹配，如果是则将当前状态下的数学模型与所述负载进行匹配。
[0041]在其中一个实施例中，所述调试模块还包括调试单元，在所述驱动模块根据驱动控制信号控制所述步进电机之后，若所述工作参数不在第二预设参数阈值内，所述调试单元则重新设置所述数学模型的系数；所述驱动模块根据所述控制模块生成的新的驱动控制信号控制所述步进电机。
[0042]在其中一个实施例中，所述控制模块包括:
[0043]控制单元，用于接收控制所述步进电机运行的控制参数，将所述数学模型和控制参数转换成相应的数字信号；
[0044]数字处理单元，用于根据所述数字信号计算所述步进电机的运动轨迹的特性参数，根据所述运动轨迹的特性参数生成驱动控制信号。
[0045]在其中一个实施例中，所述数字处理单元包括:
[0046]运动轨迹参数计算单元，用于根据所述数字信号计算所述步进电机的运动轨迹的特性参数；
[0047]驱动控制单元，用于根据所述运动轨迹的特性参数生成驱动控制信号。
[0048]在其中一个实施例中，所述驱动控制信号为脉冲调制信号或串行外设接口的相序指令，分别对应输入接口为脉冲调制或输入接口为相序指令的驱动模块。
[0049]在其中一个实施例中，所述控制模块还包括:
[0050]状态监控单元，用于监控所述步进电机的工作状态；
[0051]电流控制单元，用于根据所述步进电机的工作状态输出相应的预设电流控制信号。
[0052]在其中一个实施例中,所述步进电机的启停控制系统还包括:
[0053]电流器模块，连接所述控制模块和驱动模块，用于接收所述预设电流控制信号，产生相应的预设电流并输出给所述驱动模块；所述驱动模块根据所述预设电流控制所述步进电机。
[0054]一种步进电机,包括上述步进电机的启停控制系统。
[0055]上述步进电机的启停控制方法和系统，用于对带负载的步进电机进行控制，选择与负载匹配的数学模型并设置系数，接收用于控制步进电机运行的控制参数，根据数学模型和控制参数计算步进电机的运动轨迹的特性参数，根据运动轨迹的特性参数生成驱动控制信号，根据驱动控制信号控制步进电机。通过针对不同的负载匹配相应的数学模型，满足了步进电机复杂的负载要求，提高了步进电机的工作效率，使步进电机的应用范围更广。
【附图说明】
[0056]图1为本发明一实施例的步进电机的启停控制方法流程图；
[0057]图2为本发明另一实施例的步进电机的启停控制方法流程图；
[0058]图3为线性速度曲线的示意图；
[0059]图4为线性速度曲线离散化示意图。
[0060]图5为图2所示实施例步骤S260的流程图；
[0061]图6为步进电机工作状态示意图；
[0062]图7为本发明一实施例的步进电机的启停控制系统示意图；
[0063]图8为本发明另一实施例的步进电机的启停控制系统示意图。
【具体实施方式】
[0064]一种步进电机的启停控制方法和系统，针对不同的负载匹配相应的数学模型，并可调试数学模型的系数，满足了步进电机复杂的负载要求，相应的，使步进电机的工作效率更高、应用范围更广泛。在步进电机的工作过程中，根据步进电机的工作状态调整步进电机的电流，灵活控制步进电机的运动，减小了步进电机的噪声和低频振动；并且根据步进电机的状态调整电流的大小，因步进电机的状态与负载力矩对应，即根据负载力矩调整电流的大小，能够防止电机力矩和负