[发明专利]直流无刷电机纠偏控制装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及电子领域，尤其涉及一种直流无刷电机纠偏控制装置及系统。

背景技术

在纠偏控制系统中一般采用直流伺服电机或者步进电机为动力源。中国发明专利申请号为：“200810163875.8”，名称为：“位置跟踪式纠偏伺服执行器”中公开了一种位置跟踪式纠偏伺服执行器，其以直流伺服电机为执行元件，其动力轴经连轴器与滚珠丝杆连接，丝杆的螺母与套在丝杆外的中空的推杆连接，丝杆螺母与直线导轨配合活动连接，将电机的旋转运动转换成推杆的直线运动；在联轴器处安装有圆形码盘，码盘在槽形光电开关的槽中转动以检测推杆的运动，壳体内还设置有三个分别检测杆运动的前限位、后限位、及剧中信号的霍尔开关，信号处理及控制电路板根据三个霍尔开关和光电开关及来自外部的指令实现对推杆位移的快速跟踪控制与保护。

在一种纠偏控制系统的方案中，采用直流伺服电机在纠偏控制系统中应用，采用简单的控制技术，即使用两条控制线和一项绕组，微控制器只要提供两路PWM信号就能控制电机，但是直流伺服电机存在以下缺点：

第一、电机通过传动机械使推杆做直线运动，两边有极限位置需要保护，在纠偏应用中需要回中功能(原点位置)。直流伺服电机采用的方法是：大部分采用光电或霍尔开关传感器，在两个极限位置和中心位置安装传感器，存在安装不便、调试困难的缺点，且影响美观。满足高端需求的做法是采用外加编码器，只做定位用。主要存在问题：电机非标需订做；外加编码器价格接近一个无刷电机价格；只做定位用实现不了位置跟随闭环控制。

第二、电机采用了碳刷，因碳刷容易磨损，而纠偏系统中应用时电机频繁正反转工作。直流伺服电机因碳刷问题使电机寿命短。

在另一种纠偏控制系统的方案中，采用步进电机在纠偏系统中应用，步进电机控制技术比直流伺服难一点，电机四根线两项绕组，微控制器只要提供四路PWM信号控制电机。但是步进电机控制系统存在以下缺点：

第一、电机通过传动机械使推杆做直线运动，两边有极限位置需要保护，在纠偏应用中需要回中功能(原点位置)。步进电机采用的方法是：大部分采用光电或霍尔开关传感器，在两个极限位置和中心位置安装传感器，存在不便安装、调试操作困难，且影响美观。

第二、步进电机工作中，电机外壳温升快，发热严重，能源使用效率低。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种直流无刷电机纠偏控制装置及系统，所述装置及系统能够采用无刷电机克服碳刷易磨损的缺陷，在不采用限位光电开关的前提下精确定位，且能够跟随速度进行闭环控制。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种直流无刷电机纠偏控制装置，包括顺序连接的用于采集物料行进位置的纠偏传感器、用于采集纠偏传感器数据和控制纠偏执行器动作的纠偏控制器和用于将物料拉回正常位置的纠偏执行器；所述纠偏执行器包括直流无刷电机；所述纠偏控制器包括编码盘检测模块、电流检测模块、DSP处理器、PWM电平转换电路模块和功率驱动模块，编码盘检测模块对电机编码盘的多个状态进行检测，并将检测结果送入DSP处理器中；所述电流检测模块实时检测纠偏执行器的工作电流并将检测结果送入DSP处理器中，所述DSP处理器根据电流检测模块测得的电流值，通过PWM电平转换电路和功率驱动模块驱动纠偏执行器工作；所述DSP处理器还根据直流无刷电机的转速值使编码盘在多个状态下闭环切换。

其中，所述编码盘具有12个状态。

其中，所述纠偏传感器为光电传感器或者超声波传感器。

其中，所述DSP处理器与PWM电平转换电路之间通过六通道连接。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种直流无刷电机纠偏控制系统，所述系统包括直流无刷电机纠偏装置和控制程序包，所述直流无刷电机纠偏装置包括顺序连接的用于采集物料行进位置的纠偏传感器、用于采集纠偏传感器数据和控制纠偏执行器动作的纠偏控制器和用于将物料拉回正常位置的纠偏执行器；所述纠偏执行器包括直流无刷电机；所述纠偏控制器包括编码盘检测模块、电流检测模块、DSP处理器、PWM电平转换电路模块和功率驱动模块，编码盘检测模块对电机编码盘的多个状态进行检测，并将检测结果送入DSP处理器中；所述电流检测模块实时检测纠偏执行器的工作电流并将检测结果送入DSP处理器中，所述DSP处理器根据电流检测模块测得的电流值，通过PWM电平转换电路和功率驱动模块驱动纠偏执行器工作；所述DSP处理器还根据直流无刷电机的转速值使编码盘在多个状态下闭环切换。

其中，所述编码盘具有12个状态。