[发明专利]伺服电机的位置控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种伺服电机的位置控制方法。

背景技术

现在交流伺服电机已经被用的越来越多，只要是需要动力源，且对精度有要求的，一般都可能涉及到伺服电机。如机床、印刷设备、包装设备、纺织设备、激光加工设备、机器人、自动化生产线等对工艺精度、加工效率和工作可靠性等要求相对较高的设备。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。

为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用全数字式交流伺服电机作为执行电动机。在控制方式上用脉冲串和方向信号实现。一般伺服电机采用三种控制方式：速度控制方式，转矩控制方式，位置控制方式。

转矩控制方式，是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。

位置控制方式，是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置控制方式对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。如，数控机床、印刷机械等等。

速度控制方式，是通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制，在有上位控制装置的外环PID控制时速度控制方式也可以进行定位，但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置控制模式也支持直接负载外环检测位置信号，此时的电机轴端的编码器只检测电机转速，位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了，这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差，增加了整个系统的定位精度。

伺服电机由脉冲信号来驱动，脉冲的频率决定了电机转动的速度，脉冲的个数决定了转动的角度，这就需要一个高精度的脉冲发生器。目前的控制方式通常采用专用的计数器及脉冲发生器来实现，但这会大大提高系统硬件成本。另外也可采用中央处理器模拟软件技术控制程序，定时控制GPIO端口数据可编程的脉冲。但该利用软件方式进行计数存储着计数进度不高的缺陷，无法满足高精度计数的要求，系统的死机也可能造成无法控制的局面。

有鉴于此，有必要对现有的伺服电机的位置控制方法予以改进以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可适应高精度、高速度计数要求，且可降低硬件成本、提高单片机响应速度的伺服电机的位置控制方法。

为实现前述目的，本发明采用如下技术方案：一种伺服电机的位置控制方法，包括如下步骤：

提供与伺服电机电气连接的中央处理器和第一定时器、第二定时器；

将所述第一定时器配置成周期计数模式，将所述第二定时器配置成外部事件计数器运行模式；

启动所述中央处理器、第一定时器和第二定时器；

所述第一定时器运行后开始递增计数，当计数值达到上溢，所述第一定时器的计数器归零并输出脉冲信号至所述伺服电机和第二定时器；

所述第二定时器接收所述第一定时器所输出的脉冲信号并计数，当计数值达到上溢，输出定时中断信号给中央处理器；

所述中央处理器接收到所述中断信号之后进入后期处理，并发出中断服务指令至所述第一定时器和第二定时器，所述第一定时器和第二定时器接收中断服务指令停止运行。

作为本发明的进一步改进，所述第二定时器通过检查第二定时器的输入管脚的输入边沿进行计数。

作为本发明的进一步改进，在所述第一定时器中，所述计数值与第一定时器的比较匹配寄存器中的设定值进行比较；在所述第二定时器中，所述计数值与第二定时器的比较匹配寄存器中的设定值进行比较。

作为本发明的进一步改进，所述中央处理器为32位单片机。

本发明的有益效果是：本发明的伺服电机的位置控制方法适应高精度和高速度计数要求，通过采用配置周期计数模式的第一定时器和配置外部事件计数器运行模式的第二定时器，且由伺服电机和第二定时器共同接收第一定时器的脉冲信号，使启动运行后，直接由第一定时器和第二定时器控制伺服电机，而无需中央处理器参与处理，解放了中央处理器的资源，从而降低了硬件成本，提高了中央处理器的响应速度。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中伺服电机的位置控制方法的功能框图。