1.一種基于STM32的伺服電機(jī)集成化控制系統(tǒng)，其特征是，包括主控模塊(1)、伺服驅(qū)動(dòng)器模塊(2)；所述主控模塊(1)，包括左極限傳感器(Uc1)、原點(diǎn)傳感器(Uc4)、右極限傳感器(Uc7)，與左極限傳感器(Uc1)共同構(gòu)成左極限傳感器輸入接口電路(3)的電阻(Rc1)、整流器(Uc2)、電阻(Rc2)、電容(Cc1)、光電耦合器(Uc3)、電阻(Rc3)，與原點(diǎn)傳感器(Uc4)共同構(gòu)成原點(diǎn)傳感器輸入接口電路(4)的電阻(Rc4)、整流器(Uc5)、電阻(Rc5)、電容(Cc2)、光電耦合器(Uc6)、電阻(Rc6)，與右極限傳感器(Uc7)共同構(gòu)成右極限傳感器輸入接口電路(5)的電阻(Rc7)、整流器(Uc8)、電阻(Rc8)、電容(Cc3)、光電耦合器(Uc9)、電阻(Rc9)；帶DSP功能的STM32主控處理器(Uc12)，接帶DSP功能的STM32主控處理器(Uc12)輸出端的光電耦合器(Uc19)、光電耦合器(Uc22)，與光電耦合器(Uc19)共同構(gòu)成脈沖輸出接口電路(6)的電阻(Rc10)、三極管(Q1)、電阻(Rc11)，與光電耦合器(Uc22)共同構(gòu)成方向輸出接口電路(7)的電阻(Rc12)、三極管(Q2)、電阻(Rc13)，與帶DSP功能的STM32主控處理器(Uc12)相連接的觸摸屏模塊(Uc10)、按鍵或者按鈕模塊(Uc11)；
所述伺服驅(qū)動(dòng)器模塊(2)，包括由6個(gè)二極管(D1)、(D2)、(D3)、(D4)、(D5)、(D6)組成的三相整流橋(8)，由絕緣柵雙極型晶體管(T1)、(T2)、(T3)、(T4)、(T5)、(T6)組成的三相橋逆變電路(9)，伺服驅(qū)動(dòng)主控處理器STM32芯片(U15)，與伺服驅(qū)動(dòng)主控處理器STM32芯片(U15)相連接的光耦隔離電路(U8)、操作鍵盤(U9)、脈沖/方向輸入接口電路(U13)，與光耦隔離電路(U8)相連接的繼電器(U4)、母線電壓檢測(cè)電路(U5)、IGBT驅(qū)動(dòng)電路(U7)，電機(jī)本體(U1)，與電機(jī)本體(U1)和三相橋逆變電路(9)連接的兩個(gè)霍爾傳感器(U2)、(U3)，與母線電壓檢測(cè)電路(U5)、輸入電路連接的分壓電阻(R4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于STM32的伺服電機(jī)集成化控制系統(tǒng)，其特征是，所述左極限傳感器輸入接口電路(3)中，當(dāng)電機(jī)本體(U1)旋轉(zhuǎn)到左極限位置時(shí)，左極限傳感器(Uc1)響應(yīng)，左極限傳感器輸入接口電路(3)輸出左極限信號(hào)，該左極限信號(hào)通過(guò)光電耦合器(Uc3)進(jìn)行隔離之后，輸送給帶DSP功能的STM32主控處理器(Uc12)；
所述原點(diǎn)傳感器輸入接口電路(4)中，當(dāng)電機(jī)本體(U1)旋轉(zhuǎn)到原點(diǎn)位置時(shí)，原點(diǎn)傳感器(Uc4)響應(yīng)，原點(diǎn)傳感器輸入接口電路(4)輸出原點(diǎn)信號(hào)，該原點(diǎn)信號(hào)通過(guò)光電耦合器(Uc6)進(jìn)行隔離之后，輸送給帶DSP功能的STM32主控處理器(Uc12)；
所述右極限傳感器輸入接口電路(5)中，當(dāng)電機(jī)本體(U1)旋轉(zhuǎn)到右極限位置時(shí)，右極限傳感器(Uc7)響應(yīng)，右極限傳感器輸入接口電路(5)輸出右極限信號(hào)，該右極限信號(hào)通過(guò)光電耦合器(Uc9)把該右極限信號(hào)進(jìn)行隔離之后，輸送給帶DSP功能的STM32主控處理器(Uc12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于STM32的伺服電機(jī)集成化控制系統(tǒng)，其特征是，所述母線電壓檢測(cè)電路(U5)的輸入端接分壓電阻(R4)；經(jīng)分壓電阻(R4)分壓后的直流電壓經(jīng)過(guò)母線電壓檢測(cè)電路(U5)，得到具有更高驅(qū)動(dòng)能力的直流電壓信號(hào)，然后該信號(hào)通過(guò)光耦隔離電路(U8)輸出至伺服驅(qū)動(dòng)主控處理器STM32芯片(U15)，伺服驅(qū)動(dòng)主控處理器STM32芯片(U15)進(jìn)行A/D采集，得到直流母線電壓的電壓值，從而確定伺服驅(qū)動(dòng)器模塊(2)的直流供電電壓。
4.一種適用于權(quán)利要求1所述的基于STM32的伺服電機(jī)集成化控制系統(tǒng)的控制方法，其特征是，包括如下步驟：
用戶通過(guò)按鍵或者按鈕模塊(Uc11)向帶DSP功能的STM32主控處理器(Uc12)設(shè)定電機(jī)本體(U1)的運(yùn)行參數(shù)：電機(jī)本體(U1)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)、電機(jī)本體(U1)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度、電機(jī)本體(U1)的方向信號(hào)；
當(dāng)電機(jī)本體(U1)旋轉(zhuǎn)到左極限位置時(shí)，左極限傳感器(Uc1)響應(yīng)，左極限傳感器輸入接口電路(3)輸出左極限信號(hào)，該左極限信號(hào)通過(guò)光電耦合器(Uc3)進(jìn)行隔離之后，輸送給帶DSP功能的STM32主控處理器(Uc12)；
當(dāng)電機(jī)本體(U1)旋轉(zhuǎn)到原點(diǎn)位置時(shí)，原點(diǎn)傳感器(Uc4)響應(yīng)，原點(diǎn)傳感器輸入接口電路(4)輸出原點(diǎn)信號(hào)，該原點(diǎn)信號(hào)通過(guò)光電耦合器(Uc6)進(jìn)行隔離之后，輸送給帶DSP功能的STM32主控處理器(Uc12)；
當(dāng)電機(jī)本體(U1)旋轉(zhuǎn)到右極限位置時(shí)，右極限傳感器(Uc7)響應(yīng)，右極限傳感器輸入接口電路(5)輸出右極限信號(hào)，該右極限信號(hào)通過(guò)光電耦合器(Uc9)把該右極限信號(hào)進(jìn)行隔離之后，輸送給帶DSP功能的STM32主控處理器(Uc12)；
然后帶DSP功能的STM32主控處理器(Uc12)結(jié)合上述的電機(jī)本體(U1)的運(yùn)行參數(shù)、左極限信號(hào)、原點(diǎn)信號(hào)以及右極限信號(hào)，分別通過(guò)脈沖輸出接口電路(6)向外輸出“電機(jī)脈沖信號(hào)”、通過(guò)方向輸出接口電路(7)向外輸出“電機(jī)方向信號(hào)”；
脈沖輸出接口電路(6)通過(guò)光電耦合器(Uc19)把帶DSP功能的STM32主控處理器(Uc12)輸出的“電機(jī)脈沖信號(hào)”進(jìn)行隔離，得到更穩(wěn)定純凈的“電機(jī)脈沖信號(hào)”，該信號(hào)再經(jīng)過(guò)三極管(Q1)進(jìn)行放大之后，直接送給伺服驅(qū)動(dòng)器模塊(2)；帶DSP功能的STM32主控處理器(Uc12)輸出的“電機(jī)脈沖信號(hào)”中的脈沖數(shù)量可以控制電機(jī)本體(U1)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，“電機(jī)脈沖信號(hào)”中的脈沖頻率可以控制電機(jī)本體(U1)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度；
方向輸出接口電路(7)通過(guò)光電耦合器(Uc22)把帶DSP功能的STM32主控處理器(Uc12)輸出的“電機(jī)方向信號(hào)”進(jìn)行隔離，得到更穩(wěn)定純凈的“電機(jī)方向信號(hào)”，該信號(hào)再經(jīng)過(guò)三極管(Q2)進(jìn)行放大之后，直接送給伺服驅(qū)動(dòng)器模塊(2)；帶DSP功能的STM32主控處理器(Uc12)輸出的“電機(jī)方向信號(hào)”中的高電平信號(hào)可以控制電機(jī)本體(U1)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，“電機(jī)方向信號(hào)”中的低電平信號(hào)可以控制電機(jī)本體(U1)反向轉(zhuǎn)動(dòng)；
“電機(jī)脈沖信號(hào)”與“電機(jī)方向信號(hào)”輸入伺服驅(qū)動(dòng)器模塊(2)，具體的說(shuō)，是輸入伺服驅(qū)動(dòng)器模塊(2)中的脈沖/方向輸入接口電路(U13)；
三相或者單相交流電由伺服驅(qū)動(dòng)器模塊(2)的電源輸入端口輸入，經(jīng)過(guò)三相整流橋(8)，輸出脈動(dòng)直流電,，系統(tǒng)開(kāi)始工作；
脈動(dòng)直流電接著由絕緣柵雙極型晶體管(T1)、(T2)、(T3)、(T4)、(T5)、(T6)組成的三相橋逆變電路(9)進(jìn)行逆變，逆變成三相交流電給電機(jī)本體(U1)供電，電機(jī)本體(U1)開(kāi)啟；
伺服驅(qū)動(dòng)主控處理器STM32芯片(U15)接收到來(lái)自主控模塊(1)的“電機(jī)脈沖信號(hào)”與“電機(jī)方向信號(hào)”，伺服驅(qū)動(dòng)主控處理器STM32芯片(U15)依據(jù)上述信號(hào)，采用空間矢量脈沖寬度調(diào)制技術(shù)(SVPWM)，輸出3組PWM波，這3組PWM波對(duì)應(yīng)三相橋逆變電路(9)的三個(gè)橋壁，作為控制絕緣柵雙極型晶體管T1、T2、T3、T4、T5、T6的“IGBT控制信號(hào)”，該信號(hào)通過(guò)光耦隔離電路(U8)輸送至IGBT驅(qū)動(dòng)電路(U7)；IGBT驅(qū)動(dòng)電路(U7)依據(jù)“IGBT控制信號(hào)”，直接控制絕緣柵雙極型晶體管(T1)、(T2)、(T3)、(T4)、(T5)、(T6)導(dǎo)通或截止，調(diào)整為電機(jī)本體(U1)供電的三相交流電的U相、V相、W相的電壓和電流，電機(jī)本體(U1)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)；
電機(jī)本體(U1)內(nèi)部的反饋裝置與伺服驅(qū)動(dòng)主控處理器STM32芯片(U15)相連接，將包含電機(jī)當(dāng)前的轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向、目標(biāo)輸出轉(zhuǎn)矩、位置信息的“電機(jī)反饋信號(hào)”輸出至伺服驅(qū)動(dòng)主控處理器STM32芯片(U15)；
伺服驅(qū)動(dòng)主控處理器STM32芯片(U15)根據(jù)霍爾傳感器(U2)、(U3)測(cè)得的U相、V相的電流，計(jì)算得出W相的電流，依據(jù)正比例系數(shù)，計(jì)算出電機(jī)本體(U1)當(dāng)前的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩，然后伺服驅(qū)動(dòng)主控處理器STM32芯片(U15)比較目標(biāo)轉(zhuǎn)矩與實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩，利用PID算法調(diào)整3組PWM波的脈沖寬度，從而調(diào)節(jié)三相交流電的電流大小，進(jìn)而將實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩調(diào)整至目標(biāo)轉(zhuǎn)矩；
伺服驅(qū)動(dòng)主控處理器STM32芯片(U15)將“電機(jī)反饋信號(hào)”中的“電機(jī)當(dāng)前的轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向、位置信息”與“霍爾傳感器(U2)、(U3)測(cè)得的U相、V相的電流”使用SVPWM算法比較，將經(jīng)過(guò)PID算法調(diào)整過(guò)脈沖寬度的3組PWM波再次進(jìn)行調(diào)整，從而調(diào)整三相橋逆變電路9的導(dǎo)通時(shí)間、關(guān)斷時(shí)間以及開(kāi)關(guān)順序。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于STM32的伺服電機(jī)集成化控制系統(tǒng)的控制方法，其特征是，所述帶DSP功能的STM32主控處理器(Uc12)輸出的“電機(jī)脈沖信號(hào)”中的脈沖數(shù)量指示電機(jī)本體(U1)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，“電機(jī)脈沖信號(hào)”中的脈沖頻率指示電機(jī)本體(U1)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度；
所述帶DSP功能的STM32主控處理器(Uc12)輸出的“電機(jī)方向信號(hào)”中的高電平信號(hào)控制電機(jī)本體(U1)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，“電機(jī)方向信號(hào)”中的低電平信號(hào)指示電機(jī)本體(U1)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于STM32的伺服電機(jī)集成化控制系統(tǒng)的控制方法，其特征是，所述帶DSP功能的STM32主控處理器(Uc12)輸出的“電機(jī)脈沖信號(hào)”中的脈沖數(shù)量控制電機(jī)本體(U1)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，“電機(jī)脈沖信號(hào)”中的脈沖頻率控制電機(jī)本體(U1)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度；
所述帶DSP功能的STM32主控處理器(Uc12)輸出的“電機(jī)方向信號(hào)”中的高電平信號(hào)控制電機(jī)本體(U1)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，“電機(jī)方向信號(hào)”中的低電平信號(hào)控制電機(jī)本體(U1)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于STM32的伺服電機(jī)集成化控制系統(tǒng)的控制方法，其特征是，所述“IGBT控制信號(hào)”為：伺服驅(qū)動(dòng)主控處理器STM32芯片(U15)采用空間矢量脈沖寬度調(diào)制技術(shù)(SVPWM)與PID算法輸出的3組PWM波，這3組PWM波對(duì)應(yīng)三相橋逆變電路(9)的三個(gè)橋壁，直接控制絕緣柵雙極型晶體管(T1)、(T2)、(T3)、(T4)、(T5)、(T6)導(dǎo)通或截止，進(jìn)而對(duì)給電機(jī)本體(U1)供電的三相交流電的U相、V相、W相的電壓和電流進(jìn)行控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于STM32的伺服電機(jī)集成化控制系統(tǒng)的控制方法，其特征是，所述電機(jī)本體(U1)內(nèi)部的反饋裝置與伺服驅(qū)動(dòng)主控處理器STM32芯片(U15)相連接，將包含電機(jī)當(dāng)前的轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向、目標(biāo)輸出轉(zhuǎn)矩、位置信息的“電機(jī)反饋信號(hào)”輸出至伺服驅(qū)動(dòng)主控處理器STM32芯片(U15)；
伺服驅(qū)動(dòng)主控處理器STM32芯片(U15)根據(jù)霍爾傳感器(U2)、(U3)測(cè)得的U相、V相的電流，計(jì)算得出W相的電流，依據(jù)正比例系數(shù)，計(jì)算出電機(jī)本體(U1)當(dāng)前的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩，然后伺服驅(qū)動(dòng)主控處理器STM32芯片(U15)比較目標(biāo)轉(zhuǎn)矩與實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩，利用PID算法調(diào)整上次輸出的3組PWM波的脈沖寬度；
伺服驅(qū)動(dòng)主控處理器STM32芯片(U15)將“電機(jī)反饋信號(hào)”中的“電機(jī)當(dāng)前的轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向、位置信息”與“霍爾傳感器(U2)、(U3)測(cè)得的U相、V相的電流”使用SVPWM算法比較，將經(jīng)過(guò)PID算法調(diào)整過(guò)脈沖寬度的3組PWM波再次進(jìn)行調(diào)整，從而調(diào)整三相橋逆變電路9的導(dǎo)通時(shí)間、關(guān)斷時(shí)間以及開(kāi)關(guān)順序。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于STM32的伺服電機(jī)集成化控制系統(tǒng)，其特征是，所述主控模塊(1)中，帶DSP功能的STM32主控處理器(Uc12)還連接有：RS-232接口電路(Uc13)、JTAG接口電路(Uc14)、指示電路(Uc15)、RS-485接口電路(Uc16)、復(fù)位電路(Uc17)與晶振電路(Uc18)；
所述伺服驅(qū)動(dòng)器模塊(2)中的伺服驅(qū)動(dòng)主控處理器STM32芯片(U15)還連接有：D/A轉(zhuǎn)換電路(U10)、通信接口電路(U11)、A/D轉(zhuǎn)換電路(U12)、其它IO接口電路(U14)。