基于can总线的升降设备多直流电机同步控制器及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及直流电机同步控制装置，尤其是涉及一种基于CAN总线的升降设备多直流电机同步控制器。
【背景技术】
[0002]现代公司办公，长时间的静坐，会影响员工健康，给员工带来肥胖、颈椎病、腰椎病甚至脑血栓和癌症等疾病，由谷歌为首的美国硅谷多家知名公司纷纷为工作人员提供桌面可自由调节高度的升降桌，员工想站就站，想坐就坐，大大提高了工作效率。
[0003]传统的桌面升降技术，有以下几种方式:
[0004]1，基于可调的机械固定装置。这种调节方式，优点是价格便宜，缺点是由于使用的是机械的锁紧装置，操作不方便，需要人工手动调整桌面的升降，桌面的平衡性也得不到保证。
[0005]2，单电机的升降机构。这种调节方式，采用的是单动力调节方式，优点是升降平稳、可控，缺点是只能用于小桌面的升降，不能用于大桌面多支撑结构的桌面的调节，有使用局限性。
[0006]3，双电机的升降控制系统。这种调节方式，优点是可以同时控制桌面的两只支撑，实现整体桌面的升降，缺点是控制系统是由单片机控制，控制算法和运算速度低，运行平稳性差，同时只能适用于稍大一点的桌面，且只能有2个支撑点的桌面，不具备组网通讯功倉泛。
[0007]考虑到，在电机控制桌面的升降过程中，由于桌面负载的变化和机械润滑度的影响，电机的运行速度可能会跟随负载的变化而变化，导致桌面的不平稳。
[0008]本系统在学习和继承传统的桌面升降技术的基础上，利用ARM处理器和CAN总线通讯技术，设计基于CAN总线的升降设备的多直流电机同步控制系统，能够利用CAN总线实时通讯，同时控制升降桌的2只或4只以上升降柱同步上升或下降，能够自动识别升降桌的顶部或底部，能够同步保持各升降柱的位置一致性，从而保证桌面在频繁升降过程中永远保持水平状态。
[0009]中国专利CN2014670466U《一种主从结构的多直流电机同步控制器》公开了包括主电机及若干从电机，所述主电机及各从电机上都同轴的安装有霍尔传感器，所述主电机与霍尔传感器组成的电源主回路上连接有主电子控制电路，所述各从电机及与其相连的霍尔传感器形成的电源支路上都连接有从电子控制电路，所述各霍尔传感器输出的脉冲信号输入到与之对应的电子控制电路，所述各霍尔传感器输出的脉冲信号输入到与之对应的电子控制电路，由电子控制电路按照主从结构控制该若干直流电机同步工作。但是其缺陷是:
1、该同步控制器只能控制3台，不能扩展，不利于后期的扩展。2、其次在算法上，它单电机的闭环只是说用了算法器，而且只是用了一个反馈比例器，其成本比较高、使用不方便。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是解决上述提出的问题，提供一种弥补传统的桌面升降技术，操作繁琐，桌面升降范围小，升降平稳性差的缺点，本发明提供一种基于ARM的32位处理器和具备CAN总线组网功能的，且采用模糊控制方式的一种基于CAN总线的升降设备多直流电机同步控制器。
[0011]本发明的目的是以如下方式实现的:一种基于CAN总线的升降设备多直流电机同步控制器，包括外接在控制器外部的用于显示和操作的按钮与数码显示模块、用于接收用户指令和操作，反馈给主控模块电机控制与驱动第一模块，实现多个模块的扩展及同步控制的CAN总线，所述主控模块电机控制与驱动第一模块通过CAN总线向主控模块电机控制与驱动第二模块发送运行命令信号且协调各运动控制模块运动，所述按钮与数码显示模块与主控模块电机控制与驱动第一模块双向电连接，所述主控模块电机控制与驱动第一模块与所述主控模块电机控制与驱动第二模块的两端连接在CAN总线上形成两条支路，所述主控模块电机控制与驱动第一模块与所述主控模块电机控制与驱动第二模块分别控制两组直流电机。
[0012]更进一步的优化方案是，上述的一种基于CAN总线的升降设备多直流电机同步控制器，所述主控模块电机控制与驱动第一模块的电机控制部分包括与CAN总线连接的总线连接的CAN接口、电源模块、ISP下载、CPU处理器、H桥驱动、AB相滤波，所述总线连接的CAN接口的输出端连接CPU处理器，所述CPU处理器发出PffM电机控制信号分别控制H桥驱动、AB相滤波，所述H桥驱动的输出端连接第一电机，所述第一电机的第一编码器的输出端与所述AB相滤波连接。
[0013]更进一步的优化方案是，上述的一种基于CAN总线的升降设备多直流电机同步控制器，所述主控模块电机控制与驱动第一模块上还包括第二 H桥驱动与第二 AB相滤波，所述第二 H桥驱动通过第二电机的第二编码器与所述第二 AB相滤波连接。
[0014]更进一步的优化方案是，上述的一种基于CAN总线的升降设备多直流电机同步控制器，所述主控模块电机控制与驱动第一模块与所述主控模块电机控制与驱动第二模块结构相同，所述主控模块电机控制与驱动第二模块控制第三电机与第三编码器电联，所述主控模块电机控制与驱动第二模块输出端控制第四电机与第四编码器电联。
[0015]更进一步的优化方案是，上述主控模块电机控制与驱动第一模块采用ARM7架构的处理器STM32F103R8T6，其主频72M ；
[0016]所述处理器STM32F103R8T6与CAN通讯芯片TJA1050双向电连，实现CAN总线实时通讯功能；
[0017]所述处理器STM32F103R8T6与RS232通讯芯片SP3232EEN双向电连，实现RS232串口通讯和ISP下载程序功能；
[0018]所述处理器STM32F103R8T6与按键及数码管显示电路双向电连，用于用户命令的接收，并可显示当前同步位置，按键长按，可以设置正负软限位参数；
[0019]所述处理器STM32F103R8T6的输出端与PffM调速的输入端相连，所述PWM调速通过驱动电路与PHB29N08芯片H桥驱动相连，PHB29N08芯片H桥驱动与第一电机相连，实现第一电机的运动控制；
[0020]所述处理器STM32F103R8T6的输出端与第二 PffM调速相连，所述第二 PWM调速通过第二驱动电路与第二 PHB29N08芯片H桥驱动相连，所述PHB29N08芯片H桥驱动与第二电机相连，实现第二电机的运动控制；
[0021]所述处理器STM32F103R8T6的AD模块与驱动回路电流检测相连，实现电流监控。
[0022]更进一步的优化方案是，上述的一种基于CAN总线的升降设备多直流电机同步控制器，所述第一编码器与AB相滤波电路相连，所述AB相滤波电路的输出端通过中断控制器的输入端与处理器STM32F103R8T6连接，实现第一电机的编码器反馈采集；所述第二电机的编码器与第二 AB相滤波电路相连，所述第二 AB相滤波电路的输出端通过中断控制器相连与所述处理器STM32F103R8T6相连，实现第二电机的编码器反馈采集。
[0023]更进一步的优化方案是，上述的一种基于CAN总线的升降设备多直流电机同步控制器，所述电源模块中通过220V交流输入，与150W环形变压器相连，获得18V的交流电，所述150W环形变压器与整流模块KBPC1010整流后获得24V的直流电，所述整流模块KBPC1010连接降压模块LM2576将24V直流降压成5V直流电，供外围电路使用；通过降压模块1117M33将5V直流电降压成3.3V直流电，供处理器STM32F103R8T6及相关模块使用。
[0024]更进一步的优化方案是，上述的一种基于CAN总线的升降设备多直流电机同步控制器，所述主控模块电机控制与驱动第一模块还包括驱动控制部分，所述驱动模块主要采用负责速度控制的PID控制器和负责位置的控制的模糊补偿器相结合的方式。
[0025]更进一步的优化方案是，上述任一项所述的一种基于CAN总线的升降设备多直流电机同步控制器的控制方法，所述驱动控制部分的控制方法包括以下步骤:
[0026]A、系统通过接收速度命令，然后发送命令给单个电机的控制回路，电机Ml的反馈器，接收到命令后，通过PID控制器，控制PffM波输出，从而控制电机Ml的运动控制，同时通过采集的电机编码器位置，获得电机Ml的速度反馈1，将速度反馈I输入给电机Ml的反馈器，从而实现电机Ml的速度控制；
[0027]B、其次，电机Mn的第二反馈器，接收到命令后，通过第二 PID控制器，控制PffM波输出，从而控制电机Mn的运动控制，同时通过采集的电机编码器位置，获得电机Mn的速度反馈n，将速度反馈η输入给电机Mn的第二反馈器，从而实现电机Mn的速度控制。
[0028]C、通过CAN总线，将各个电机的位置数据zl、ζ2、ζη等发送给模糊补偿器，所述模糊补偿器通过将理论位置ζ与各个电机的位置数据zl、ζ2、ζη比较，通过策略选择，将调节数据发回到各个电机的速度反馈器中，从而实现多直流电机的速度跟随和位置控制，实现了桌面随着负载变化而带来的调节滞后和停止后位置倾斜的问题。
[0029]更进一步的优化方案是，上述的一种基于CAN总线的升降设备多直流电机同步控制器的控制方法:
[0030]首先启动开关键，先进行上电初始化将处理器及外围电