直流电机闭环控制的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及现金处理机技术领域，具体涉及一种直流电机闭环控制的方法和系统。
【背景技术】
[0002]在ATM取款机等现金处理机上挖钞时，一般是通过直流电机对挖钞的速度进行控制，主要是通过采样直流电机当前的挖钞速度，经过一系列数据的转换反馈给驱动回路，驱动回路再根据这一数据调节直流电机的速度，使挖钞速度趋向平稳，具体操作是:在电源连接下，驱动回路驱动直流电机运转，平均挖一次钞，直流电机的3个霍尔元件输出24个速度的正弦波，正弦波经过驱动回路的编码单元转换成24个方波；MCU通过ADC采样电路对方波进行采样，根据采样的结果计算出当前电机的运行速度；将采样速度同理论速度进行PID计算，获取到输出给驱动回路的PWM数值，由驱动回路驱动直流电机速度的改变，其控制结构图如图1所示。
[0003]在现有技术中，方波数据在CPU内的处理主要是包括采样模块和PID模块，采样模块对挖钞的速度进行采样，再通过PID模块进行调节，最后反馈给驱动回路以调节电机运行速度。但这种方法由于ADC的采样精度、直流电机的速度波动、负载的变化等因素导致采样的数据存在一定的波动，或者存在不符合标准的采样数据，如果直接将采样数据通过比例、积分、微分控制模块(PID模块)进行计算，换算出PWM，对电机进行驱动的话，会降低电机运行的稳定性和响应性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提出一种直流电机闭环控制的方法和系统，能够提高直流电机的稳定性和响应性。
[0005]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
一种直流电机闭环控制的方法，包括:
通过滤波单元对采样数据进行过滤，剔除其中异常数据，得到滤波数据；
将所述滤波数据转换成速度值，通过周期波动处理单元对所述速度值进行处理，再经均衡处理单元提取到一个速度平均值；
所述速度平均值经过PID (Proport1n Integrat1n Differentiat1n，比例积分微分)运算模块转换成PWM (Pulse Width Modulat1n，脉冲宽度调制)值；
将所述PWM值反馈给驱动模块，以调节直流电机的速度。
[0006]其中，所述通过滤波单元对采样数据进行过滤，剔除其中异常数据，得到滤波数据之前还包括:
MCU (Micro Control Unit，微控制单元)通过 ADC (Analog-to-Digital Converter,模数变换器)采样电路对编码单元输出的方波进行采样。
[0007]其中，所述异常数据是指采样数据中超过预设的阈值的数据。
[0008]其中，所述周期波动处理单元用于对所述速度值进行周期离散；所述均衡处理单元用于将离散后的速度值进行周期均衡。
[0009]其中，所述速度值的计算公式为:
V= T * F / (PulsePer * Pulseffidth)
其中，V为速度值；T为分钟与秒的进率，为常值60 ；F为当前采样频率；
PulsePer为脉冲周期个数，为常值24 ；Pulseffidth为采样脉冲宽度。
[0010]其中，所述PID运算模块包括PID运算单元和定点处理运算单元，所述PID运算单元采用位置式PID算法将所述速度平均值转换为PWM值；所述定点处理运算单元采用定点乘除法的控制模式。
[0011]一种直流电机闭环控制的系统，包括:采样数据处理模块、
数据二次处理模块、PID运算模块和驱动模块，所述采样数据处理模块包括滤波单元，所述数据二次处理模块包括滤波数据处理单元、周期波动处理单元和均衡处理单元；
所述滤波单元，用于对采样数据进行过滤，剔除其中异常数据，得到滤波数据；
所述滤波数据处理单元，用于将所述滤波数据转换成速度值；
所述周期波动处理单元，用于对所述速度值进行处理；
所述均衡处理单元，用于根据所述速度值提取到一个速度平均值；
所述PID运算模块，用于将所述速度平均值转换成PWM值；
所述驱动模块，用于接收所述PWM值，并根据所述PWM值调节直流电机的速度。
[0012]其中，所述采样数据处理模块还包括采样单元，所述采样单元内设置有ADC采样电路，所述ADC采样电路用于对编码单元输出的方波进行采样。
[0013]其中，所述滤波数据处理单元内设置有速度值计算器，所述速度值的计算公式为:
V= T * F / (PulsePer * Pulseffidth)
其中，V为速度值；T为分钟与秒的进率，为常值60 ；F为当前采样频率；
PulsePer为脉冲周期个数，为常值24 ；Pulseffidth为采样脉冲宽度。
[0014]其中，所述PID运算模块包括PID运算单元和定点处理运算单元，所述PID运算单元采用位置式PID算法将所述速度平均值转换为PWM值；所述定点处理运算单元采用定点乘除法的控制模式。
[0015]本发明的有益效果为:一种直流电机闭环控制的方法和系统，所述方法包括:通过滤波单元对采样数据进行过滤，剔除其中异常数据，得到滤波数据；所述滤波数据转换成速度值，通过周期波动处理单元对所述速度值进行处理，再经均衡处理单元提取到一个速度平均值；通过PID运算模块将所述速度平均值转换成PWM值；将所述PWM值反馈给驱动模块，以调节直流电机的速度，本发明在处理采样数据时，按照顺序执行的方式将整个处理过程分为采样数据处理、数据二次处理和PID运算控制三个步骤来进行，剔除了采样数据中的异常值，并对采样数据进行周期离散和均衡，降低了采样数据的波动，使最后输出的PWM值更符合实际运行效果，使直流电机的驱动更加稳定，挖钞速度更均匀。
【附图说明】
[0016]图1是现有技术提供的直流电机闭环控制的系统控制结构图。
[0017]图2是本发明实施例一提供的一种直流电机闭环控制的方法流程图。
[0018]图3是本发明实施例二提供的一种直流电机闭环控制的系统结构图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合图2及图3并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0020]实施例一
图2是本发明实施例一提供的一种直流电机闭环控制的方法流程图。
[0021]一种直流电机闭环控制的方法，包括:
步骤110、通过滤波单元对采样数据进行过滤，剔除其中异常数据，得到滤波数据；
步骤120、将所述滤波数据转换成速度值，通过周期波动处理单元对所述速度值进行处理，再经均衡处理单元提取到一个速度平均值；
步骤130、通过PID运算模块将所述速度平均值转换成PWM值；
步骤140、将所述PWM值反馈给驱动模块，以调节直流电机的速度。
[0022]在本实施例中，在处理现金处理机的采样数据时，按照顺序执行的方式将整个处理过程分为采样数据处理、数据二次处理和PID运算控制三个步骤来进行，具体是在原本的采样单元和PID运算模块的基础上，增加了滤波单元、周期波动处理单元、周期均衡处理单元和定点处理运算单元，剔除了采样数据中的异常值，并对采样数据进行周期离散和均衡，降低了采样数据的波动，使最后输出的PWM值更符合实际运行效果，使直流电机的驱动更加稳定，挖钞速度更均匀。
[0023]在本实施例中，所述滤波单元的作用是对采样数据进行分析，将采样数据中的异常值剔除，得到滤波数据，所述异常数据是指采样数据中超过预设的阈值的数据，在本实施例中，所述预设的阈值为采样数据平均值的0.9倍至1.1倍，也即若有数据小于采样数据平均值的0.9倍或大于采样数据平均值的1.1倍，即为异常数据，例如对一组连续的霍尔反馈信号进行数据采样，采样得到的数据为:5600、5640、5700、5590、5580、6800、5630……，那么滤波单元就会将6800这个数据进行滤除，并将该数据修改为采样的均衡值。
[0024]在本实施例中，所述通过滤波单元对采样数据进行过滤，剔除其中异常数据，得到滤波数据之前还包括:
步骤100、MCU通过ADC采样电路对编码单元输出的方波进行采样，所述编码单元用于将直流电机输出的正弦波转换为方波信号。
[0025]在本实施例中，所述周期波动处理单元用于对所述速度值进行周期离散，在现金处理机挖钞的过程中，每次的挖钞都可以看成一个往复的过程，在这个过程中采样的数据是有周期性的；所述均衡处理单元用于将离散后的速度值进行周期均衡，降低速度值的波动，是对采样数据的修正过程。
[0026]在本实施例中，所述速度值的计算公式为:
V= T * F / (PulsePer * Pulseffidth)
其中，V为速度值；T为分钟与秒的进率，为常值60 ；F为当前采样频率；
PulsePer为脉冲周期个数，为常值24 ；Pulseffidth为采样脉冲宽度