[发明专利]一种基于锁频环的电机控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于电机控制领域，尤其涉及一种基于锁频环的电机控制方法及装置。

背景技术

在直流电机驱动电路的设计中，对于单向的电机驱动，只要用一个大功率三极管或场效应管或继电器直接带动电机即可，当电机需要双向转动时，可以使用由4个功率元件组成的全桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器。如果不需要调速，只要使用继电器即可，但如果需要调速，可以使用三极管、场效应管等开关元件实现PWM(脉冲宽度调制)调速。

然而，在普通的PWM驱动模式中，完全由寄存器来设置PWM的占空比、PWM信号为高时的电机方向、以及PWM信号为低时电机是处于高阻态还是刹车态。这种驱动方式的缺点是无法确定电机的实际速度与设计的目标速度是否一致，在变焦电机中无法用于准确定位。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提出了一种可实时检测电机实际速度并可实现电机连续变焦的技术方案。

本发明为解决以上技术问题所采用的技术方案如下：

根据本发明的一方面，提供了一种基于锁频环的电机控制方法，所述方法包括如下步骤：

设定电机的目标转动速度、电机转动速度的误差阈值、PWM逻辑控制器控制信号的周期和初始占空比；

获得斩波信号，并通过斩波信号设定PWM逻辑控制器控制信号的频率；

通过PWM逻辑控制器的控制信号来控制电机的运转，并检测电机的实际转动速度；

利用锁频环将电机的实际转动速度与目标转动速度进行比较，若两者的相对误差超过误差阈值，则通过调整PWM逻辑控制器控制信号的占空比来调整电机的实际转动速度，直到两者的相对误差处于预设误差范围内。

作为本发明上述技术方案的进一步改进，将电机的实际转动速度与目标转动速度转换为实际转动频率与目标转动频率，并将电机的实际转动频率输入锁频环与目标转动频率进行比较。

作为本发明上述技术方案的可选方案，通过电机的转动带动遮光片转动，进而影响光-频转换器的通断来将电机的实际转动速度转换为实际转动频率。

作为本发明上述技术方案的可选方案，通过比例积分滤波器检测电机的实际转动速度。

作为本发明上述技术方案的可选方案，当电机的实际转动频率与目标转动频率的相对误差超过误差阈值时，若电机的实际转动频率大于目标转动频率，则减小PWM逻辑控制器控制信号的占空比，否则增大PWM逻辑控制器控制信号的占空比。

作为本发明上述技术方案的进一步改进，调整PWM逻辑控制器控制信号的占空比时，预先设置调整占空比所需的步数和每步所需的时间。

根据本发明的另一方面，提供了一种基于锁频环的电机控制装置，所述装置包括输出端连接至电机的全桥电路，其特征在于，所述装置还包括：微控制单元、与该微控制单元输出端相连的寄存器、与该寄存器输出端相连的锁频环电路、与该锁频环电路输出端相连的PWM逻辑控制器，该PWM逻辑控制器的每个输出端单独连接全桥电路的每个输入控制端，其中：

微控制单元设定电机的目标转动速度、电机转动速度的误差阈值、PWM逻辑控制器控制信号的周期和初始占空比；

通过寄存器获得斩波信号，由斩波信号设定PWM逻辑控制器控制信号的频率；

PWM逻辑控制器的控制信号控制电机的运转；

电机的实际转动速度输入锁频环电路然后与目标转动速度进行比较，若两者的相对误差超过误差阈值，则通过调整PWM逻辑控制器控制信号的占空比来调整电机的实际转动速度，直到两者的相对误差处于预设误差范围内。

作为本发明上述技术方案的进一步改进，所述装置还包括光-频转换器，其中光-频转换器的输出端连接锁频环电路的输入端，当电机转动时带动光-频转换器中的遮光片一起转动，进而影响光-频转换器的通断。

作为本发明上述技术方案的进一步改进，所述装置还包括输出前级驱动单元，其中输出前级驱动单元的输入端与PWM逻辑控制器的每个输出端相连，输出前级驱动单元的每个输出端单独连接全桥电路的每个输入控制端。

作为本发明上述技术方案的可选方案，所述锁频环电路包括基于RTL的数字电路。

本发明相对现有技术具有如下有益的技术效果：

本发明一种基于锁频环的电机控制方法通过将电机的实际转动速度与寄存器设定的目标转动速度进行比较，并通过调整PWM逻辑控制器控制信号的占空比来调整电机的实际转动速度，最终可以实现将电机实际转动速度与目标转动速度两者的相对误差控制在误差阈值范围内。