專利名稱：自動控制升降速的步進(jìn)電機(jī)控制器及控制脈沖的生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動控制升降速的步進(jìn)電機(jī)控制器及控制脈沖的生成方法，屬于自動 控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前步進(jìn)電機(jī)的控制脈沖生成主要是通過CPU查表產(chǎn)生，這種方法實(shí)現(xiàn)比較簡 單，但要消耗較多地CPU資源，特別是在特定升降速曲線的工作狀況下，更需要頻繁查表得 到當(dāng)前的速度值，在速度變化微小時，由于CPU響應(yīng)不固定，會導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行速度不能按要 求值運(yùn)行。特別是在系統(tǒng)中有多路步進(jìn)電機(jī)同時運(yùn)轉(zhuǎn)和實(shí)時性強(qiáng)的任務(wù)多時，更易導(dǎo)致電 機(jī)高速運(yùn)行轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，從而使步進(jìn)電機(jī)只能工作在較低的轉(zhuǎn)速下，嚴(yán)重時會導(dǎo)致系統(tǒng)不能 滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供自動控制升降速的步進(jìn)電機(jī)控制器及控制脈沖的生成 方法，該步進(jìn)電機(jī)控制器能夠嚴(yán)格按要求的時序生成控制脈沖。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的自動控制升降速的步進(jìn)電機(jī)控制器，包括總運(yùn)行步數(shù)寄存器、已運(yùn)行步 數(shù)計(jì)數(shù)器、轉(zhuǎn)動方向寄存器、減法器、比較器A、選擇器、比較器B、地址生成器、升降速表和 脈沖發(fā)生器；自動控制升降速的步進(jìn)電機(jī)控制器控制脈沖的生成方法，具體步驟為1)總運(yùn)行步數(shù)寄存器存儲總運(yùn)行步數(shù)，運(yùn)行開始時對其置數(shù)；2)已運(yùn)行步數(shù)計(jì)數(shù)器對已經(jīng)運(yùn)行的步數(shù)計(jì)數(shù)，運(yùn)行開始時對其清零；3)轉(zhuǎn)動方向寄存器存儲轉(zhuǎn)動方向，運(yùn)行開始時設(shè)置轉(zhuǎn)動方方向；4)工作開始后，將總運(yùn)行步數(shù)寄存器中的總運(yùn)行步數(shù)和已運(yùn)行步數(shù)計(jì)數(shù)器中的已 運(yùn)行步數(shù)輸入到減法器中做減法運(yùn)算，總運(yùn)行步數(shù)減去已運(yùn)行步數(shù)得到剩余運(yùn)行步數(shù)，同 時減法器產(chǎn)生的借位結(jié)果控制脈沖發(fā)生器是否輸出脈沖如果有借位則不輸出脈沖，如果 沒有借位則輸出脈沖；5)已運(yùn)行步數(shù)與剩余運(yùn)行步數(shù)通過比較器A進(jìn)行大小比較，比較結(jié)果確定處于升 速段還是減速段已運(yùn)行步數(shù)較小時為升速段，已運(yùn)行步數(shù)較大時為減速段；6)根據(jù)比較器A的結(jié)果，選擇器選擇以運(yùn)行步數(shù)和剩余運(yùn)行步數(shù)中的較小數(shù)為比 較器B和地址生成器的輸入；7)比較器B根據(jù)選擇器的輸出與預(yù)先設(shè)定的升降步數(shù)最大值進(jìn)行比較，確定當(dāng)前 處于勻速段還是變速段，選擇器的輸出大于最大值處于勻速段，反之處于變速段；8)地址生成器根據(jù)比較器A、比較器B、選擇器的結(jié)果生成升降速表的地址比較 器A確定升速表或者降速表，比較器B與選擇器的結(jié)果確定升速表或降速表中的具體位 置；
9)根據(jù)地址生成器生成的升降速表的地址，查升降速表得到當(dāng)前脈沖的周期；10)根據(jù)升降速表中查得的脈沖周期，脈沖發(fā)生器生成對應(yīng)周期的控制脈沖，并根 據(jù)轉(zhuǎn)動方向寄存器中的轉(zhuǎn)動方向控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，同時使已運(yùn)行步數(shù)計(jì)數(shù)器加1，當(dāng)減 法器產(chǎn)生借位時，停止生成脈沖。有益效果本發(fā)明應(yīng)用簡單、可靠，在電機(jī)運(yùn)行高速段可以保證控制脈沖的穩(wěn)定性。


圖1為本發(fā)明的工作結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)施例輸入時鐘為IMHz ；自動控制升降速的步進(jìn)電機(jī)控制器，如圖1所示，包括總運(yùn)行步數(shù)寄存器、已運(yùn)行 步數(shù)計(jì)數(shù)器、轉(zhuǎn)動方向寄存器、減法器、比較器A、選擇器、比較器B、地址生成器、升降速表 和脈沖發(fā)生器；自動控制升降速的步進(jìn)電機(jī)控制器控制脈沖的生成方法，具體步驟為1)1.總運(yùn)行步數(shù)寄存器存儲總運(yùn)行步數(shù)，運(yùn)行開始時對其置數(shù)為100，要求的總 步數(shù)位101，置數(shù)為101-1 = 100 ；2)已運(yùn)行步數(shù)計(jì)數(shù)器對已經(jīng)運(yùn)行的步數(shù)計(jì)數(shù)，運(yùn)行開始時對其清零；3)轉(zhuǎn)動方向寄存器存儲轉(zhuǎn)動方向，運(yùn)行開始時設(shè)置轉(zhuǎn)動方方向；4)工作開始時，總運(yùn)行步數(shù)100和已運(yùn)行步數(shù)0輸入減法器做減法運(yùn)算，總運(yùn)行步 數(shù)減已運(yùn)行步數(shù)得到剩余運(yùn)行步數(shù)為100，同時減法器產(chǎn)生的借位結(jié)果為無借位，控制脈沖 發(fā)生器輸出脈沖；5)已運(yùn)行步數(shù)0與剩余運(yùn)行步數(shù)100通過比較器A進(jìn)行大小比較，比較結(jié)果已運(yùn) 行步數(shù)較小，確定處于變速段；6)根據(jù)比較器A的結(jié)果，選擇器選擇已運(yùn)行步數(shù)0和剩余運(yùn)行步數(shù)100中的較小 數(shù)0為比較器B和地址生成器的輸入；7)比較器B根據(jù)選擇器的輸出0與升降步數(shù)最大值15進(jìn)行比較，選擇器的輸出0 小于最大值15處于變速段；8)地址生成器根據(jù)比較器A、比較器B、選擇器的結(jié)果生成升降速表的地址，選擇 升速表如表1所示，升速表地址為0 ；9)根據(jù)地址生成器生成的升速表地址0，查升速表得到當(dāng)前脈沖的周期為3300 ；10)根據(jù)升速表中查得的脈沖周期3300，脈沖發(fā)生器生成周期為3300的控制脈 沖，并根據(jù)轉(zhuǎn)動方向控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，同時使已運(yùn)行步數(shù)計(jì)數(shù)器加1，已運(yùn)行步數(shù)為1， 減法器無借位，生成脈沖。實(shí)施例2自動控制升降速的步進(jìn)電機(jī)控制器，如圖1所示，包括總運(yùn)行步數(shù)寄存器、已運(yùn)行步數(shù)計(jì)數(shù)器、轉(zhuǎn)動方向寄存器、減法器、比較器A、選擇器、比較器B、地址生成器、升降速表 和脈沖發(fā)生器；自動控制升降速的步進(jìn)電機(jī)控制器控制脈沖的生成方法，具體步驟為輸入時鐘為IMHz ；1)總運(yùn)行步數(shù)寄存器存儲總運(yùn)行步數(shù)，運(yùn)行開始時對其置數(shù)為100，要求的總步 數(shù)位101，置數(shù)為101-1 = 100 ；2)已運(yùn)行步數(shù)計(jì)數(shù)器對已經(jīng)運(yùn)行的步數(shù)計(jì)數(shù)，運(yùn)行開始時對其清零；3)轉(zhuǎn)動方向寄存器存儲轉(zhuǎn)動方向，運(yùn)行開始時設(shè)置轉(zhuǎn)動方方向；4)工作開始后，當(dāng)已運(yùn)行步數(shù)為30時，總運(yùn)行步數(shù)100和已運(yùn)行步數(shù)30輸入減法 器做減法運(yùn)算，總運(yùn)行步數(shù)減已運(yùn)行步數(shù)得到剩余運(yùn)行步數(shù)為70，同時減法器產(chǎn)生的借位 結(jié)果為無借位，控制脈沖發(fā)生器輸出脈沖；5)已運(yùn)行步數(shù)30與剩余運(yùn)行步數(shù)70通過比較器A進(jìn)行大小比較，比較結(jié)果已運(yùn) 行步數(shù)較小，確定處于升速段；6)根據(jù)比較器A的結(jié)果，選擇器選擇已運(yùn)行步數(shù)30和剩余運(yùn)行步數(shù)100中的較小 數(shù)30為比較器B和地址生成器的輸入；7)比較器B根據(jù)選擇器的輸出30與升降步數(shù)最大值15進(jìn)行比較，選擇器的輸出 30大于最大值15處于勻速段；8)地址生成器根據(jù)比較器A、比較器B、選擇器的結(jié)果生成升降速表的地址，選擇 升速表，如表1所示，選擇器的輸出30大于最大值15處于勻速段，升速表地址為15 ；9)根據(jù)地址生成器生成的升速表地址15，查升速表得到當(dāng)前脈沖的周期為530 ；10)根據(jù)升速表中查得的脈沖周期530，脈沖發(fā)生器生成周期為530的控制脈沖， 并根據(jù)轉(zhuǎn)動方向控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，同時使已運(yùn)行步數(shù)計(jì)數(shù)器加1，已運(yùn)行步數(shù)為1，減 法器無借位，生成脈沖。實(shí)施例3自動控制升降速的步進(jìn)電機(jī)控制器，如圖1所示，包括總運(yùn)行步數(shù)寄存器、已運(yùn)行 步數(shù)計(jì)數(shù)器、轉(zhuǎn)動方向寄存器、減法器、比較器A、選擇器、比較器B、地址生成器、升降速表 和脈沖發(fā)生器；自動控制升降速的步進(jìn)電機(jī)控制器控制脈沖的生成方法，具體步驟為輸入時鐘為IMHz ；1)總運(yùn)行步數(shù)寄存器存儲總運(yùn)行步數(shù)，運(yùn)行開始時對其置數(shù)為100，要求的總步 數(shù)位101，置數(shù)為101-1 = 100 ；2)已運(yùn)行步數(shù)計(jì)數(shù)器對已經(jīng)運(yùn)行的步數(shù)計(jì)數(shù)，運(yùn)行開始時對其清零；3)轉(zhuǎn)動方向寄存器存儲轉(zhuǎn)動方向，運(yùn)行開始時設(shè)置轉(zhuǎn)動方方向；4)工作開始后，當(dāng)已運(yùn)行步數(shù)為96時，總運(yùn)行步數(shù)100和已運(yùn)行步數(shù)96輸入減法 器做減法運(yùn)算，總運(yùn)行步數(shù)減已運(yùn)行步數(shù)得到剩余運(yùn)行步數(shù)為4，同時減法器產(chǎn)生的借位結(jié) 果為無借位，控制脈沖發(fā)生器輸出脈沖；5)已運(yùn)行步數(shù)96與剩余運(yùn)行步數(shù)4通過比較器A進(jìn)行大小比較，比較結(jié)果剩余運(yùn) 行步數(shù)4較小，確定處于降速段；6)根據(jù)比較器A的結(jié)果，選擇器選擇已運(yùn)行步數(shù)96和剩余運(yùn)行步數(shù)4中的較小數(shù)4為比較器B和地址生成器的輸入；7)比較器B根據(jù)選擇器的輸出4與升降步數(shù)最大值15進(jìn)行比較，選擇器的輸出4 小于最大值15處于變速段；8)地址生成器根據(jù)比較器A、比較器B、選擇器的結(jié)果生成升降速表的地址，選擇 降速表，如表2所示，選擇器的輸出4小于最大值15處于降速段，降速表地址為4 ；9)根據(jù)地址生成器生成的升速表地址4，查降速表得到當(dāng)前脈沖的周期為1405 ；10)根據(jù)降速表中查得的脈沖周期1405，脈沖發(fā)生器生成周期為1405的控制脈 沖，并根據(jù)轉(zhuǎn)動方向控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，同時使已運(yùn)行步數(shù)計(jì)數(shù)器加1，已運(yùn)行步數(shù)為1， 減法器無借位，生成脈沖。實(shí)施例4自動控制升降速的步進(jìn)電機(jī)控制器，如圖1所示，包括總運(yùn)行步數(shù)寄存器、已運(yùn)行 步數(shù)計(jì)數(shù)器、轉(zhuǎn)動方向寄存器、減法器、比較器A、選擇器、比較器B、地址生成器、升降速表 和脈沖發(fā)生器；自動控制升降速的步進(jìn)電機(jī)控制器控制脈沖的生成方法，具體步驟為輸入時鐘為IMHz ；1)總運(yùn)行步數(shù)寄存器存儲總運(yùn)行步數(shù)，運(yùn)行開始時對其置數(shù)為100，要求的總步 數(shù)位101，置數(shù)為101-1 = 100 ；2)已運(yùn)行步數(shù)計(jì)數(shù)器對已經(jīng)運(yùn)行的步數(shù)計(jì)數(shù)，運(yùn)行開始時對其清零；3)轉(zhuǎn)動方向寄存器存儲轉(zhuǎn)動方向，運(yùn)行開始時設(shè)置轉(zhuǎn)動方方向；4)工作開始后，當(dāng)已運(yùn)行步數(shù)為101時，總運(yùn)行步數(shù)100和已運(yùn)行步數(shù)101輸入減 法器做減法運(yùn)算，總運(yùn)行步數(shù)減已運(yùn)行步數(shù)得到剩余運(yùn)行步數(shù)為負(fù)，同時減法器產(chǎn)生的借 位結(jié)果為有借位，控制脈沖發(fā)生器停止輸出脈沖；5)減法器有借位，脈沖發(fā)生器停止生成脈沖，已運(yùn)行步數(shù)計(jì)數(shù)器不再計(jì)數(shù)，保持 101不變。表1升速表0 =3300,2400,2025,1700，1576，1397，1250，11208 :987，886，780，700，650，600，565，530表2降速表0 =3300,2600,2200,1810，1405，1110,870,7008 :530，530，530，530，530，530，530，530
權(quán)利要求
自動控制升降速的步進(jìn)電機(jī)控制器，其特征在于包括總運(yùn)行步數(shù)寄存器、已運(yùn)行步數(shù)計(jì)數(shù)器、轉(zhuǎn)動方向寄存器、減法器、比較器A、選擇器、比較器B、地址生成器、升降速表和脈沖發(fā)生器。
2.自動控制升降速的步進(jìn)電機(jī)控制器控制脈沖的生成方法，其特征在于具體步驟為1)總運(yùn)行步數(shù)寄存器存儲總運(yùn)行步數(shù)，運(yùn)行開始時對其置數(shù)；2)已運(yùn)行步數(shù)計(jì)數(shù)器對已經(jīng)運(yùn)行的步數(shù)計(jì)數(shù)，運(yùn)行開始時對其清零；3)轉(zhuǎn)動方向寄存器存儲轉(zhuǎn)動方向，運(yùn)行開始時設(shè)置轉(zhuǎn)動方方向；4)工作開始后，將總運(yùn)行步數(shù)寄存器中的總運(yùn)行步數(shù)和已運(yùn)行步數(shù)計(jì)數(shù)器中的已運(yùn)行 步數(shù)輸入到減法器中做減法運(yùn)算，總運(yùn)行步數(shù)減去已運(yùn)行步數(shù)得到剩余運(yùn)行步數(shù)，同時減 法器產(chǎn)生的借位結(jié)果控制脈沖發(fā)生器是否輸出脈沖如果有借位則不輸出脈沖，如果沒有 借位則輸出脈沖；5)已運(yùn)行步數(shù)與剩余運(yùn)行步數(shù)通過比較器A進(jìn)行大小比較，比較結(jié)果確定處于升速段 還是減速段已運(yùn)行步數(shù)較小時為升速段，已運(yùn)行步數(shù)較大時為減速段；6)根據(jù)比較器A的結(jié)果，選擇器選擇以運(yùn)行步數(shù)和剩余運(yùn)行步數(shù)中的較小數(shù)為比較器 B和地址生成器的輸入；7)比較器B根據(jù)選擇器的輸出與預(yù)先設(shè)定的升降步數(shù)最大值進(jìn)行比較，確定當(dāng)前處于 勻速段還是變速段，選擇器的輸出大于最大值處于勻速段，反之處于變速段；8)地址生成器根據(jù)比較器A、比較器B、選擇器的結(jié)果生成升降速表的地址比較器A 確定升速表或者降速表，比較器B與選擇器的結(jié)果確定升速表或降速表中的具體位置；9)根據(jù)地址生成器生成的升降速表的地址，查升降速表得到當(dāng)前脈沖的周期；10)根據(jù)升降速表中查得的脈沖周期，脈沖發(fā)生器生成對應(yīng)周期的控制脈沖，并根據(jù)轉(zhuǎn) 動方向寄存器中的轉(zhuǎn)動方向控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，同時使已運(yùn)行步數(shù)計(jì)數(shù)器加1，當(dāng)減法器 產(chǎn)生借位時，停止生成脈沖。
全文摘要
本發(fā)明涉及自動控制升降速的步進(jìn)電機(jī)控制器及控制脈沖的生成方法，屬于自動控制技術(shù)領(lǐng)域。包括總運(yùn)行步數(shù)寄存器、已運(yùn)行步數(shù)計(jì)數(shù)器、轉(zhuǎn)動方向寄存器、減法器、比較器A、選擇器、比較器B、地址生成器、升降速表和脈沖發(fā)生器。進(jìn)行初始設(shè)置，已運(yùn)行步數(shù)與剩余運(yùn)行步數(shù)通過比較器A進(jìn)行大小比較，較小數(shù)為比較器B和地址生成器的輸入；地址生成器根據(jù)比較器A、比較器B、選擇器的結(jié)果生成升降速表的地址；查表，脈沖發(fā)生器生成對應(yīng)周期的控制脈沖，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，同時使已運(yùn)行步數(shù)計(jì)數(shù)器加1，當(dāng)減法器產(chǎn)生借位時，停止生成脈沖。本發(fā)明應(yīng)用簡單、可靠，在電機(jī)運(yùn)行高速段可以保證控制脈沖的穩(wěn)定性。
文檔編號H02P8/18GK101977003SQ201010544528
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者衛(wèi)本興, 王長勝, 翟少雄, 高波 申請人:中國航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一○研究所