专利名称：一种云台垂直电机的驱动方法
技术领域：
本发明涉及视频监控技术领域，特别是涉及一种根据云台位置与运动状态来控制电机力矩的垂直电机驱动方法。
背景技术：
在安防监控领域中，步进电机以其准确的位 置控制，低廉的成本、简便快捷的操控方式等诸多优点，在云台监控系统水平及垂直方向的位置控制上，有着十分广泛的应用，担当着监控系统角度控制的主流地位。而软件细分的驱动方式，因其可使步进电机运行状态更加平稳，控制更加灵活，被越来越多的开发人员所利用。但传统的软件细分方式，未对驱动电流的幅值进行有效的灵活操控，在传动结构固定的情况下，不可对电机输出力矩大小进行有效控制；在安防监控领域中，由于云台受到重力影响，造成垂直方向不同角度及不同运动状态所需要的电机力矩各不相同，利用传统细分方式进行驱动，就会造成电机持续大力矩工作时，会在力矩需求较低的位置及运动状态下，无谓的消耗功率，使得垂直电机与驱动芯片发热，降低部件使用寿命；在电机持续小力矩工作时，会使得云台在电机力矩需求较高的位置及运动状态下电机丢步、甚至无法启动，大大的降低了云台监控系统的监控质量。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种运行平稳无丢步的云台垂直电机的驱动方法。为实现本发明的目的所采用的技术方案是一种云台垂直电机的驱动方法，包括以下步骤(I)在接收到控制指令后先获取得到目前云台垂直位置的角度值；(2)获取当前云台垂直运动状态标志位的数值以确定云台垂直运动状态；(3)根据垂直电机的驱动电流细分表、云台垂直位置的角度值以及云台垂直运动状态重新生成新的驱动电流细分表；(4)按照重新生成的新的驱动电流细分表驱动垂直电机移动至设定的垂直位置。所述的步骤3中重新生成新的驱动电流细分表是指读取垂直电机的驱动电流细分表并乘以一个幅值调节因子Α ζ(θ，ζ)以生成新的驱动电流细分表，其中，Afz( θ，ζ)=Α( Θ ) XB(Z)。所述的步骤I中云台角度值通过云台最大垂直角度及其对应的最大电机步数和当前电机步数值来计算得出。与现有技术相比，本发明的有益效果是本发明可结合云台垂直位置角度与运动状态来更新电流细分表，实现了垂直电机力矩的灵活控制；实际应用中，由于云台受到重力影响，造成垂直方向不同角度及不同运动状态所需要的电机力矩各不相同，通过本发明，便可实现垂直电机全角度范围内，力矩大小自适应；有效的解决了以往云台在电机力矩需求较高的位置及运动状态下电机丢步、甚至无法启动等情况，并有效的降低了在力矩需求较低的位置及运动状态下功率的无谓消耗， 也可在一定程度上降低垂直电机与驱动芯片的发热量，延长部件使用寿命；具有降低功耗、 增强适应性、应用简便等特点。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的根据云台位置与运动状态来控制电机力矩的方法，包括以下步骤
步骤1:通过云台最大垂直角度及其对应的最大垂直电机步数和当前垂直电机步数值来计算云台目前垂直角度信息；这一步骤是在云台接到转动命令之后执行，这种利用程序计算得出当前角度信息的方法简便易行，不用外加硬件电路来实时检测云台垂直角度信息，可节约成本。
步骤2 :获取云台垂直运动状态标志位的数值以确定运动转动方向；垂直运动状态标志位是指代表云台垂直运动的方向，包括向上、向下和平动，三种不同的垂直运动状态决定三种不同的受力，所以本发明将其区分出来赋以不同的幅值。
步骤3 :读取垂直电机的驱动电流细分表并根据目前云台垂直位置的角度值与运动状态重新生成新的驱动电流细分表，即结合云台所处的位置和将要进行的运动重新生成新的驱动电流细分表，因为每次运动的起始位和方向各有不同，所以根据实际情况重新生成新的驱动电流细分表，能更好地提高运动的电机驱动效果；
步骤4 :由电机驱动电路按照重新生成的新的驱动电流细分表驱动电机工作，电机按照驱动电流细分表进行驱动，实现电机平稳驱动，利用驱动电流细分表驱动电机为现有技术，在此不再赘述；
步骤5 :判断一个细分周期是否执行完成，如果是，则返回步骤I循环执行步骤I 至步骤4，如果不是，则返回步骤4继续按照当前的重新生成的新的驱动电流细分表执行。 具体来说，在执行完一个细分周期后，发送一个标志位，通过标志位来判定该细分周期是否执行完判断一个细分周期是否完成的主要原因是，如果一个细分周期没有进行完的时候， 直接执行下一个细分表，会造成电机运行不平稳，如卡、抖动或者丢步等；
步骤6电机收到停止的指令，停止转动，其中当停止运动的时候电机内部的电流为根据当前位置生成的固定值，根据垂直角度Θ所对应的A值与静止状态时候的系数B2 确定。
具体地说，其中，步骤I角度值的计算公式为
0 = 0max(M/MfflJ
公式中Θ _为云台垂直最大角度；M为垂直电机当前步数;Μ_为云台垂直最大角度对应的最大垂直电机步数。
其中，步骤3重新生成新的驱动电流细分表的步骤是根据云台垂直位置角度值与运动状态，进行相应的驱动电流细分表的电流进行幅值调节。由于一般传动装置的结构是固定的，故步进电机力矩大小主要取决于电机相电流的大小，而细分曲线的幅值在很大程度上会影响步进电机相电流的大小，因此，调节幅值可一定程度上起到调节电机力矩的作用，这样可以满足不同运动需求。
幅值调节因子的数学模型是
Afz( Θ，z) =A( Θ )B(Z) (I)
其中Α( Θ )为幅值与垂直角度关系函数；B(z)为垂直运动状态因子函数幅值与垂直角度关系函数因式表达式为
广 A1Θ 画 Sg Θ 5$ Θ !A2Θ Θ SC θ2A (θ) = < /\3θ 8^03( 2 )
运动状态因子函数因式表达式为
B (Z) = ^ B2Z=O( 3)
其中Z=-1代表云台垂直向下运动；z=0代表云台垂直方向静止；z=l代表云台垂直向上运动；
需要说明的是，A1-An以及B2, B3是一组实验值或者经验值，其根据不同的机型或者设置环境而略有不同，设置多大的角度区间以及如何设置上述各值，可根据需求而进行设置，在此不进行赘述。
对于本发明来说，垂直电机的驱动电流细分表可采用任意形式的细分曲线，如正弦或者三角等，本发明并不改变驱动电流细分表的细分形式，仅是将细分表内细分数据读出并进行幅值调节，不需要硬件支持，无需对现有装置做改进即可实现，实现简单。垂直电机重新生成的新的驱动电流细分表的确定可随着垂直角度信息Θ与当前云台垂直运动状态z的变化而灵活改变，从而使云台 在不同垂直角度与运动状态下，实现垂直电机力矩自适应。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种云台垂直电机的驱动方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)在接收到控制指令后先获取得到目前云台垂直位置的角度值； (2)获取当前云台垂直运动状态标志位的数值以确定云台垂直运动状态； (3)根据垂直电机的驱动电流细分表、云台垂直位置的角度值以及云台垂直运动状态重新生成新的驱动电流细分表； (4)按照重新生成的新的驱动电流细分表驱动垂直电机移动至设定的垂直位置。
2.如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，所述的步骤3中重新生成新的驱动电流细分表是指读取垂直电机的驱动电流细分表并乘以一个幅值调节因子Afz( θ，z)以生成新的驱动电流细分表，其中，Afz( Θ，z) =A( Θ ) XB (z)，
3.如权利要求1或2所述的驱动方法，其特征在于，所述的步骤I中云台角度值通过云台最大垂直角度及其对应的最大电机步数和当前电机步数值来计算得出。
全文摘要
本发明公开了一种云台垂直电机的驱动方法，包括以下步骤(1)在接收到控制指令后先获取得到目前云台垂直位置的角度值；(2)获取当前云台垂直运动状态标志位的数值以确定云台垂直运动状态；(3)根据垂直电机的驱动电流细分表、云台垂直位置的角度值以及云台垂直运动状态重新生成新的驱动电流细分表；(4)按照重新生成的新的驱动电流细分表驱动垂直电机移动至设定的垂直位置。本发明可结合云台垂直位置角度与运动状态来更新电流细分表，实现了垂直电机力矩的灵活控制；可实现垂直电机全角度范围内，力矩大小自适应；有效的解决了以往云台在电机力矩需求较高的位置及运动状态下电机丢步、甚至无法启动等情况。
文档编号H02P8/00GK103001563SQ201210497148
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者武付军, 刘吉祥 申请人:天津市亚安科技股份有限公司