[发明专利]伺服电机控制方法和系统

权利要求书

1.一种伺服电机控制方法，其特征在于，所述方法包括：

确定伺服电机的目标转动速度、目标转动角度；

计算所述伺服电机的当前转动角度，如果所述当前转动角度小于所述目标转动角度，则执行如下转动步骤：如果所述目标转动角度与该当前转动角度的差值大于角度阈值，则控制所述伺服电机以所述目标转动速度转动，否则，则采用余弦系数快速而平滑的衰减所述目标转动速度得到第二目标转动速度，如果该第二目标转动速度小于预设速度阈值，则更新该第二目标转动速度等于所述预设速度阈值，控制所述伺服电机以该第二目标转动速度转动，其中，Mspeed表示第二目标转动速度，angle表示当前转动角度，Tangle表示目标转动角度，Tspeed表示目标转动速度，表示余弦系数；

其中，控制所述伺服电机以所述目标转动速度转动，包括：接收光电编码器反馈的其在单位时间内输出的脉冲个数；根据所述脉冲个数、光栅盘的栅格数、减速齿轮组的减速比，计算所述伺服电机的当前转动速度；根据所述目标转动速度、所述当前转动速度、最大占空比速度、PID速度系数，计算脉冲宽度调制信号的占空比；用具有所述占空比的脉冲宽度调制信号控制所述伺服电机转动，其中，按照如下公式，计算所述伺服电机的当前转动速度：

其中，speed表示所述伺服电机当前转动速度，单位是转/分，time表示单位时间，单位是毫秒，pulse表示在time时间内光电编码器输出的脉冲个数，grid表示光栅盘的栅格数，ratio表示减速齿轮组的减速比；

按照如下公式，计算脉冲宽度调制信号的占空比：

其中，duty表示脉冲宽度调制信号的占空比，Tspeed表示目标转动速度，Max_speed表示最大占空比速度、p表示PID速度系数，speed表示当前转动速度；

重新计算所述伺服电机的当前转动角度，如果该当前转动角度小于所述目标转动角度，则重复执行上述转动步骤，如果该当前转动角度大于等于所述目标转动角度，则控制所述伺服电机停止转动，其中，所述控制所述伺服电机停止转动，包括：计算所述伺服电机待反转的时长；控制所述伺服电机以最大速度反转所述时长；向所述伺服电机发送停止转动信号。

2.根据权利要求1所述的一种伺服电机控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述伺服电机停止转动后，更新角度累计误差；

将所述角度累计误差作为下次控制伺服电机转动时的当前转动角度的初值。

3.根据权利要求2所述的一种伺服电机控制方法，其特征在于，所述采用余弦系数快速而平滑的衰减所述目标转动速度得到第二目标转动速度，包括：

根据所述目标转动速度、所述目标转动角度、所述当前转动角度，计算余弦系数；

以所述余弦系数与所述目标转动速度的乘积作为第二目标转动速度的值。

4.根据权利要求1所述的一种伺服电机控制方法，其特征在于，所述计算所述伺服电机的当前转动角度，包括：

根据光电编码器反馈的其在单位时间内输出的脉冲个数、光栅盘的栅格数、减速齿轮组的减速比，计算所述伺服电机在所述单位时间内的转动的角度；

将所述单位时间内转动的角度累加到之前的转动角度得到当前的转动角度。

5.根据权利要求4所述的一种伺服电机控制方法，其特征在于，所述根据光电编码器反馈的其在单位时间内输出的脉冲个数、光栅盘的栅格数、减速齿轮组的减速比，计算所述伺服电机在所述单位时间内的转动的角度，包括：

按照如下公式，计算所述伺服电机在所述单位时间内的转动的角度：

其中，Dangle表示在所述单位时间内的转动的角度。

6.一种伺服电机控制系统，其特征在于，所述系统包括处理器，伺服电机，具体的：

所述伺服电机包括：电机驱动电路，电机，光电编码器，光栅盘，减速齿轮组，其中，所述光栅盘与所述电机同轴，所述光电编码器的红外发射管与红外接收管分置于所述光栅盘的两端，所述电机驱动电路根据接收的所述处理器发送的PWM信号，控制电机转动，所述电机转动时，带动所述光栅盘同速旋转，所述红外发射管发射的红外光透过所述光栅盘上的等间距的孔被红外接收管接收，并生成相应的脉冲信号；

所述处理器，确定所述伺服电机的目标转动速度、目标转动角度，接收所述光电编码器反馈的脉冲信号，然后循环执行如下步骤：计算所述伺服电机的当前转动角度，如果该当前转动角度大于等于所述目标转动角度，则输出PWM信号，控制所述伺服电机停止转动，退出循环，如果所述当前转动角度小于所述目标转动角度，且如果所述目标转动角度与该当前转动角度的差值大于角度阈值，则输出PWM信号，控制所述伺服电机以所述目标转动速度转动，否则，则采用余弦系数快速而平滑的衰减所述目标转动速度得到第二目标转动速度，如果该第二目标转动速度小于预设速度阈值，则更新该第二目标转动速度等于所述预设速度阈值，输出PWM信号，控制所述伺服电机以该第二目标转动速度转动，其中，Mspeed表示第二目标转动速度，angle表示当前转动角度，Tangle表示目标转动角度，Tspeed表示目标转动速度，表示余弦系数，如果该当前转动角度大于等于所述目标转动角度，则控制所述伺服电机停止转动，其中，所述控制所述伺服电机停止转动，包括：计算所述伺服电机待反转的时长；控制所述伺服电机以最大速度反转所述时长；向所述伺服电机发送停止转动信号；

其中，控制所述伺服电机以所述目标转动速度转动，包括：接收光电编码器反馈的其在单位时间内输出的脉冲个数；根据所述脉冲个数、光栅盘的栅格数、减速齿轮组的减速比，计算所述伺服电机的当前转动速度；根据所述目标转动速度、所述当前转动速度、最大占空比速度、PID速度系数，计算脉冲宽度调制信号的占空比；用具有所述占空比的脉冲宽度调制信号控制所述伺服电机转动，其中，按照如下公式，计算所述伺服电机的当前转动速度：

其中，speed表示所述伺服电机当前转动速度，单位是转/分，time表示单位时间，单位是毫秒，pulse表示在time时间内光电编码器输出的脉冲个数，grid表示光栅盘的栅格数，ratio表示减速齿轮组的减速比；

按照如下公式，计算脉冲宽度调制信号的占空比：

其中，duty表示脉冲宽度调制信号的占空比，Tspeed表示目标转动速度，Max_speed表示最大占空比速度、p表示PID速度系数，speed表示当前转动速度。