一种电机运行控制系统的制作方法

本实用新型属于电机运行控制领域，特别涉及该领域中的一种电机运行控制系统。

背景技术：

伺服电机一般包括电机主体和伺服控制器，伺服控制器可以控制电机简单的运行，但是复杂的运动，例如正弦规律摆动以及带阻尼的正弦规律摆动，伺服控制器目前还无法实现。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种可以控制电机进行正弦规律摆动以及带阻尼的正弦规律摆动的电机运行控制系统。

本实用新型采用如下技术方案：

一种电机运行控制系统，包括电机和与之电连接的伺服控制器，其改进之处在于：还包括一块安装有单片机、光耦隔离模块和RS232串口转TTL模块的控制板，其中单片机通过光耦隔离模块与伺服控制器的通讯端口电连接，RS232串口转TTL模块的一端与单片机电连接，另一端则可与串口信号线相连接。

进一步的，伺服控制器的通讯端口内设控制方向的端子、接收脉冲的端子以及使能端子，其中控制方向的端子根据高低电平决定电机正转还是反转，接收脉冲的端子决定电机的运行角度和速度，使能端子根据高低电平决定电机运行还是不运行。

一种电机运行控制方法，使用上述的控制系统，其改进之处在于，包括如下内容：

根据控制精度要求将一个周期的正弦平均分成若干份，每份里的脉冲频率相同，但各份之间的脉冲个数和脉冲频率不同，将结果保存到数组中的无阻尼运行模式；计算50个周期的有阻尼运行模式并保存，在该模式下正弦摆动的幅值不断变化；

单片机在收到从RS232串口转TTL模块转来的信息时，首先判断该信息是运行参数还是运行命令，

如为运行参数则进行数据提取，提取的内容包括但不限于单圈脉冲数、摆动频率、摆动周期个数、幅值和阻尼系数，随后根据提取的数据确定脉冲数和频率，并保存至数组中；

如为运行命令则先看上述数据提取出的阻尼系数是否为0，为0的话向伺服控制器发送数组中保存的一个周期的无阻尼运行模式脉冲信息，不为0的话则向伺服控制器发送数组中保存的50个周期的有阻尼运行模式脉冲信息；

最后再向伺服控制器发送正转、反转或者停止命令。

进一步的，中断的顺序依次为运行参数、运行命令、正转命令、反转命令和停止命令。

进一步的，单圈脉冲数为200000，摆动频率的范围是0.5—2HZ，摆动周期个数取0—15000之间的整数，阻尼系数的范围是-0.1—0.1。

进一步的，在向伺服控制器发送运行命令时，还可同时启动其它的采集设备和/或软件。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型所公开的电机运行控制系统及控制方法，可以实现电机的简谐摆动，可设置电机摆动的频率，摆动的幅值，摆动的周期，对电机的位置进行微调，设置电机运动是否是阻尼运动，在有阻尼时电机幅值越来越小直到最终停下。如果在电机运行的同时还需启动其他采集设备和/或软件进行相关数据采样，则可以实现同步启动，以保证采集的同步性。

附图说明

图1是本实用新型实施例1所公开电机运行控制系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1所公开电机运行控制方法的流程示意图；

图3是本实用新型实施例1所公开电机运行控制方法的中断流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1，如图1所示，本实施例公开了一种电机运行控制系统，包括电机1和与之电连接的伺服控制器2，还包括一块安装有单片机31、光耦隔离模块32和RS232串口转TTL模块33的控制板3，其中单片机通过光耦隔离模块与伺服控制器的通讯端口电连接，RS232串口转TTL模块的一端与单片机电连接，另一端则可与串口信号线相连接。

控制系统的核心是stm32f429型单片机， RS232串口转TTL模块的主要功能是将电脑通过USB转RS232串口线传来的信号转换成TTL信号，以便与单片机的信号形式相匹配；单片机的高低电平是3.3和0V，而伺服控制器通讯端口的高低电平是24V和0V，光耦隔离模块既可以防止不同电路信号的干扰又可以解决电平不等的问题。

通过电脑软件设置相应的电机运行参数，将数据通过电脑RS232串口发送给单片机，单片机通过解析命令，提取出相应参数，通过计算获得控制伺服控制器的数据并保存，在单片机接收到运行命令后，将保存的数据一次性发送给伺服控制器，控制电机运行。

伺服控制器每接收一个脉冲，电机相应的转动一定的角度，当没有脉冲发生时，电机不动，电机接收脉冲的频率越快则电机转动的越快。要实现电机的正弦摆动，就要时刻改变脉冲发送的频率（按照余弦规律变化），并且还要在适当的位置转变方向，如果要实现有阻尼的正弦摆动，即运动过程摆动的幅值不断变化，则需要在以上基础上再不断改变每个周期的脉冲个数。

每个脉冲的转动角度按下述方法确定：伺服控制器中有电子齿数比和单圈脉冲数两个参数，其中电子齿数比跟实际生活中的齿轮传动比差不多，只不过电子齿数比是通过内部程序改变的；单圈脉冲数即假设电子齿数比为1时，电机转动一圈所需要的脉冲数。因此在电子齿数比为1时，每个脉冲转动的角度为360°/单圈脉冲数。

如图2—3所示，本实施例还公开了一种电机运行控制方法，该方法包括如下内容：单片机接收外部传来的数据或命令，其中数据，主要包括摆动的幅值，频率，单圈脉冲数，阻尼系数，以及摆动的次数；命令主要包括，运行、停止、正转、反转。

当接收到外部信息时，首先根据约定的协议判断是数据还是命令，如果是数据，将数据解析，根据解析数据计算出脉冲信号的特征，计算过程如下：

首先将一个周期的正弦平均分成200份，每份里的脉冲特征相同（即脉冲频率相同），但各份间的脉冲个数和频率不同。将计算好的结果保存到数组中。当接收到运行命令后，单片机将根据数组发送高低电平给伺服控制器（这里的脉冲用一个高电平一个低电平代替，脉冲的频率通过高低电平的转换快慢实现）控制电机运行。

运行模式有两种，当阻尼系数为0时，即无阻尼运动，每个周期脉冲特征相同，只保存一个周期脉冲信息，根据运行周期数来重复决定摆动多少次；当阻尼系数不为零时，正弦摆动的幅值不断变化，在计算时，计算了50个周期的数据并保存，在这种情况下运行完保存的50个周期的数据后即停止。

接收到正转命令电机正转，接收到反转命令电机反转，接收到停止命令，电机停止。