[实用新型]一种基于七阶梯形加速度的闭环运动控制系统

说明书

本实用新型涉及体外诊断仪设备技术领域，尤其涉及一种基于七阶梯形加速度的闭环运动控制系统，包括FPGA控制单元、MCU控制单元、正交编码器；所述MCU控制单元的输出端与所述FPGA控制单元的输入端连接；所述MCU控制单元和所述FPGA控制单元均能够控制输出PWM信号，所述PWM信号用于控制外部的若干个步进电机，所述步进电机接收该PWM信号进行运转后，所述正交编码器根据所述步进电机的速度对所述FPGA控制单元或MCU控制单元发出反馈信号。本实用新型的发明目的在于，解决了现有的控制系统无法满足体外诊断仪控制多个步进电机运行的需求以及无法满足体外诊断仪高精度、平稳、实时的使用需求，容易造成检测误差的风险的问题。

技术领域

本实用新型涉及体外诊断仪设备技术领域，尤其涉及一种基于七阶梯形加速度的闭环运动控制系统。

背景技术

体外诊断仪是用于体外检查从人体取得的样品(如血液及组织供体)的医疗器械，体外诊断仪器的基本结构包括液路、气路、电路以及机械传动系统，而机械传动系统则贯穿整个检测分析的全过程，一般采用多个步进电机对体外诊断仪进行机械传动。

步进电机在使用过程中通常会采用台阶式运动控制或基于sigmoid函数的S型运动控制等开环式系统进行运动控制，但此类系统复杂度高、占用资源多、耗能大，无法满足体外诊断仪控制多个步进电机运行的需求；同时此类系统易产生运动不稳定、噪声大、失步等问题，无法满足体外诊断仪高精度、平稳、实时的使用需求，容易造成检测误差的风险。

因此针对上述的问题，对现有体外诊断仪的运动控制系统进行改良，以解决现有的控制系统无法满足体外诊断仪控制多个步进电机运行的需求以及无法满足体外诊断仪高精度、平稳、实时的使用需求，容易造成检测误差的风险的问题。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于提供一种基于七阶梯形加速度的闭环运动控制系统，采用本实用新型提供的技术方案解决了现有的控制系统无法满足体外诊断仪控制多个步进电机运行的需求以及无法满足体外诊断仪高精度、平稳、实时的使用需求，容易造成检测误差的风险的问题。

为了达到发明目的，本实用新型提供一种基于七阶梯形加速度的闭环运动控制系统，包括FPGA控制单元、MCU控制单元、正交编码器；所述MCU控制单元的输出端与所述FPGA控制单元的输入端连接；所述MCU控制单元和所述FPGA控制单元均能够控制输出PWM信号，所述PWM信号用于控制外部的若干个步进电机，所述步进电机接收该PWM信号进行运转后，所述正交编码器根据所述步进电机的速度对所述FPGA控制单元或MCU控制单元发出反馈信号。

优选的，所述MCU控制单元和所述FPGA控制单元分别连接有外部SDRAM单元；两个所述外部SDRAM单元分别与所述MCU控制单元和所述FPGA控制单元之间、所述MCU控制单元和所述FPGA控制单元之间均通过FSMC总线通讯连接。

优选的，当所述步进电机的细分数小于等于16细分时，所述MCU控制单元预先计算出频率表并储存在MCU控制单元的外部SDRAM单元内，以供MCU控制单元读取并根据该频率表输出PWM信号。

优选的，当所述步进电机的细分数大于16细分时，所述MCU控制单元预先计算好频率表，然后MCU控制单元与所述FPGA控制单元通信，将该频率表存放于FPGA控制单元的外部SDRAM单元内，以供所述FPGA控制单元读取并根据该频率表输出PWM信号。

由上可知，应用本实用新型提供的基于七阶梯形加速度的闭环运动控制系统可以得到以下有益效果：

1、通过FPGA控制单元对多个步进电机进行控制，采用MCU控制单元预先对步进电机的参数进行快速计算，减少了FPGA控制单元驱动控制过程中逻辑单元的损耗，降低成本；同时通过查表法的方式令FPGA控制单元无需进行复杂的乘法除法运算，进一步降低逻辑资源损耗，使单片FPGA能支持挂载更多步进电机，满足了体外诊断仪控制多个步进电机运行的需求；