CN106773965A - 一种直流电机控制器 - Google Patents

Abstract

一种直流电机控制器，涉及自动测试领域。解决了利用外部直流电机控制器控制十字目标模拟器和转台等设备时，使得构建自动测试***繁琐及控制精度低的问题。DSP控制器，用于与外部主控计算机进行通讯及根据接收的外设电机码盘信号发出控制信号，对外设电机进行控制；第一隔离电路，用于对DSP控制器与驱动电路间的控制信号进行光电隔离，驱动电路，用于根据接收的控制信号对与其对应的外设电机进行驱动；第二隔离电路，用于对发送至DSP控制器的外设电机码盘信号进行光电隔离；触发电路，用于对与其对应的外设电机码盘信号进行识别；第三隔离电路，用于实现外部主控计算机与DSP控制器间的串行信号进行光电隔离。用于对外设电机进行控制。

Description

一种直流电机控制器

技术领域

本发明涉及自动测试领域。

背景技术

在自动测试领域，十字目标模拟器和转台等是自动测试***重要的组成部分，而十字目标模拟器和转台等的核心部件就是直流电机控制器，在自动测试***中往往使用外部的直流电机控制器通过专用电缆连接信号以实现对其进行控制，使得自动测试***的构建繁琐，由于电缆传输信号存在噪声，也导致控制效果不佳。因此需要一种直流电机控制器，能够集成到十字目标模拟器和转台等内部，实现自动测试***直接通过串行通讯指令直接控制十字目标模拟器和转台等，从而降低自动测试***构建的复杂度，避免信号传输噪声，提高控制精度。

发明内容

本发明是为了解决利用外部直流电机控制器控制十字目标模拟器和转台等设备时，使得构建自动测试***繁琐及控制精度低的问题。本发明提供了一种直流电机控制器。

一种直流电机控制器，该电机控制器集成在外部设备内部，且所述电机控制器包括DSP控制器、第一隔离电路、多个驱动电路、第二隔离电路、多个触发电路、电源电路、电压转换电路、存储电路、第三隔离电路、第三隔离电路和电平转换电路；

电源电路，用于给第一隔离电路、驱动电路、第二隔离电路、触发电路、电压转换电路、存储电路和第三隔离电路供电；

DSP控制器，用于与外部主控计算机进行通讯及根据接收的外设电机码盘信号发出控制信号，对外设电机进行控制；

第一隔离电路，用于对DSP控制器与驱动电路间的控制信号进行光电隔离，

驱动电路，用于根据接收的控制信号对与其对应的外设电机进行驱动；

第二隔离电路，用于对发送至DSP控制器的外设电机码盘信号进行光电隔离；

触发电路，用于对与其对应的外设电机码盘信号进行识别；

电压转换电路，用于对电源电路输出的电压进行转换，且转换后的电压用于给外设电机码盘进行供电；

存储电路，用于对外设电机控制参数进行存储；

第三隔离电路，用于实现外部主控计算机与DSP控制器间的串行信号进行光电隔离，

电平转换电路，用于实现RS422电平信号与TTL电平信号的相互转换。

所述的DSP控制器内部主程序包括初始化步骤、命令标识判别步骤、执行命令步骤、返回执行结果状态的步骤；

初始化步骤，用于实现DSP控制器的寄存器的配置，保证DSP控制器在设定模式下工作，以及DSP控制器内程序变量的初始化；

命令标识判别步骤，用于实现对DSP控制器中，RS422中断程序中标识的判别，判断是否接收到外部主控计算机指令，判断结果为否，则进行循环查询等待，判断结果为是，则进入执行命令步骤；

执行命令步骤，用于实现根据外部主控计算机设定电机控制参数、电机绝对正转位置、电机绝对反转位置、电机相对正传位置、电机相对反转位置、电机归零、电机锁和电机解锁指令，执行相应的指令操作；

返回执行结果状态的步骤，用于实现将各种命令执行的正常或异常状态，通过RS422接口传送到外部主控计算机。

所述的RS422中断程序包括用于实现对外部主控计算机发送的RS422数据读取的步骤、数据完整判别的步骤、命令解析步骤和置命令标识步骤；

所述的RS422数据读取的步骤，用于通过DSP控制器的串行接口，读取外部主控计算机发送的RS422数据；

数据完整判别的步骤，用于对接收到的RS422数据的完整性的进行判别，判断结果为否，则继续接收RS422数据，判断结果为是，则识别数据帧的帧头，然后从数据帧中解析出指令，根据解析出的指令确定参数个数；

置命令标识步骤，用于对每一帧RS422数据解析后，确定的指令和参数进行信息标识，使得主程序可查询到此标识，并按照接收到的指令进行处理。

所述的DSP控制器中定时器中断程序，用于以固定的控制周期对外设电机的当前位置进行控制，且每个固定的控制周期内对外设电机的当前位置进行控制的具体过程包括如下步骤：

首先，判断位置偏差是否小于500，所述的位置偏差为电机设定位置与电机当前位置的偏差，

判断结果为是，通过位置PID算法对外设电机的转动位置进行控制，使位置偏差趋近于0，

判断结果为否，通过速度PID算法对外设电机的转动速度进行控制，使位置偏差趋近于0。

所述的DSP控制器内的外部中断程序，用于对外设电机的码盘位置进行识别，且对外设电机的码盘位置进行识别包括如下步骤：

读取电平值的步骤，通过触发电路对外设电机码盘信号进行读取，对读取后的外设电机码盘信号通过第二隔离电路进行光耦隔离，获得电平值，其中，高电平为外设电机正转，低电平为外设电机反转；

判断电平值是否为高的步骤，判断结果为是，则外设电机正转，每运动一个码位，当前码盘位置加1；判断结果为否，则外设电机反转，当前码盘位置减1，根据当前计数结果确定外设电机的码盘位置，从而完成对外设电机的码盘位置的识别。

本发明带来的有益效果是，本发明所述的一种直流电机控制器集成在十字目标模拟器、转台等外部设备内部，实现自动测试***直接通过串行通讯指令直接控制十字目标模拟器和转台等外部设备内部，从而降低自动测试***构建的复杂度，避免信号传输噪声，提高控制精度。

本发明技术指标如下：

●最大输出控制电流：3A；

●电机定位精度：±1码位；

●驱动功率P＝80W；

应用表明，本发明所述的一种直流电机控制器体积小，可直接集成到十字目标模拟器和转台等外部设备的内部，不需要电缆传输信号，外部计算机通过RS422接口直接实现对十字目标模拟器和转台等的控制，提高了测试精度，测试精度提高了20％以上。

附图说明

图1为本发明所述的一种直流电机控制器的原理示意图；

图2为DSP控制器内部主程序流程图。

图3为RS422中断程序流程图。

图4为定时器中断程序流程图。

图5为外部中断程序流程图。

具体实施方式

具体实施方式一：参见图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种直流电机控制器，该电机控制器集成在外部设备内部，且所述电机控制器包括DSP控制器1、第一隔离电路2、多个驱动电路3、第二隔离电路4、多个触发电路5、电源电路6、电压转换电路7、存储电路8、第三隔离电路9、第三隔离电路9和电平转换电路10；

电源电路6，用于给第一隔离电路2、驱动电路3、第二隔离电路4、触发电路5、电压转换电路7、存储电路8和第三隔离电路9供电；

DSP控制器1，用于与外部主控计算机进行通讯及根据接收的外设电机码盘信号发出控制信号，对外设电机进行控制；

第一隔离电路2，用于对DSP控制器1与驱动电路3间的控制信号进行光电隔离，

驱动电路3，用于根据接收的控制信号对与其对应的外设电机进行驱动；

第二隔离电路4，用于对发送至DSP控制器1的外设电机码盘信号进行光电隔离；

触发电路5，用于对与其对应的外设电机码盘信号进行识别；

电压转换电路7，用于对电源电路6输出的电压进行转换，且转换后的电压用于给外设电机码盘进行供电；

存储电路8，用于对外设电机控制参数进行存储；

第三隔离电路9，用于实现外部主控计算机与DSP控制器1间的串行信号进行光电隔离，

电平转换电路10，用于实现RS422电平信号与TTL电平信号的相互转换。

本实施方式中，本发明所述的一种直流电机控制器集成在十字目标模拟器、转台等外部设备内部，实现自动测试***直接通过串行通讯指令直接控制十字目标模拟器和转台等外部设备内部，从而降低自动测试***构建的复杂度，避免信号传输噪声，提高控制精度。

具体实施方式二：参见图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的一种直流电机控制器的区别在于，所述的DSP控制器1内部主程序包括初始化步骤、命令标识判别步骤、执行命令步骤、返回执行结果状态的步骤；

初始化步骤，用于实现DSP控制器1的寄存器的配置，保证DSP控制器1在设定模式下工作，以及DSP控制器1内程序变量的初始化；

命令标识判别步骤，用于实现对DSP控制器1中，RS422中断程序中标识的判别，判断是否接收到外部主控计算机指令，判断结果为否，则进行循环查询等待，判断结果为是，则进入执行命令步骤；

执行命令步骤，用于实现根据外部主控计算机设定电机控制参数、电机绝对正转位置、电机绝对反转位置、电机相对正传位置、电机相对反转位置、电机归零、电机锁和电机解锁指令，执行相应的指令操作；

返回执行结果状态的步骤，用于实现将各种命令执行的正常或异常状态，通过RS422接口传送到外部主控计算机。

具体实施方式三：参见图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二所述的一种直流电机控制器的区别在于，所述的RS422中断程序包括用于实现对外部主控计算机发送的RS422数据读取的步骤、数据完整判别的步骤、命令解析步骤和置命令标识步骤；

所述的RS422数据读取的步骤，用于通过DSP控制器1的串行接口，读取外部主控计算机发送的RS422数据；

数据完整判别的步骤，用于对接收到的RS422数据的完整性的进行判别，判断结果为否，则继续接收RS422数据，判断结果为是，则识别数据帧的帧头，然后从数据帧中解析出指令，根据解析出的指令确定参数个数；

置命令标识步骤，用于对每一帧RS422数据解析后，确定的指令和参数进行信息标识，使得主程序可查询到此标识，并按照接收到的指令进行处理。

具体实施方式四：参见图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一或二所述的一种直流电机控制器的区别在于，所述的DSP控制器1中定时器中断程序，用于以固定的控制周期对外设电机的当前位置进行控制，且每个固定的控制周期内对外设电机的当前位置进行控制的具体过程包括如下步骤：

首先，判断位置偏差是否小于500，所述的位置偏差为电机设定位置与电机当前位置的偏差，

判断结果为是，通过位置PID算法对外设电机的转动位置进行控制，使位置偏差趋近于0，

判断结果为否，通过速度PID算法对外设电机的转动速度进行控制，使位置偏差趋近于0。

本实施方式中，所述的偏差小于500，实现计算电机控制器对设定位置与电机当前位置的偏差，根据偏差进行不同控制算法的操作。

所述的速度PID算法，实现由DSP程序实现的标准PID算法，当电机距离设定位置较远时，对电机转动速度进行控制。

所述的位置PID算法，实现由DSP程序实现的标准PID算法，当电机距离设定位置较近时，未避免超差，实现对电机转动位置的控制。

通过速度PID算法与位置PID算法，实现对电机双闭环PID的控制。

具体实施方式五：参见图5说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一或二所述的一种直流电机控制器的区别在于，所述的DSP控制器1内的外部中断程序，用于对外设电机的码盘位置进行识别，且对外设电机的码盘位置进行识别包括如下步骤：

读取电平值的步骤，通过触发电路5对外设电机码盘信号进行读取，对读取后的外设电机码盘信号通过第二隔离电路4进行光耦隔离，获得电平值，其中，高电平为外设电机正转，低电平为外设电机反转；

判断电平值是否为高的步骤，判断结果为是，则外设电机正转，每运动一个码位，当前码盘位置加1；判断结果为否，则外设电机反转，当前码盘位置减1，根据当前计数结果确定外设电机的码盘位置，从而完成对外设电机的码盘位置的识别。

Claims (5)

1.一种直流电机控制器，其特征在于，该电机控制器集成在外部设备内部，且所述电机控制器包括DSP控制器(1)、第一隔离电路(2)、多个驱动电路(3)、第二隔离电路(4)、多个触发电路(5)、电源电路(6)、电压转换电路(7)、存储电路(8)、第三隔离电路(9)、第三隔离电路(9)和电平转换电路(10)；

电源电路(6)，用于给第一隔离电路(2)、驱动电路(3)、第二隔离电路(4)、触发电路(5)、电压转换电路(7)、存储电路(8)和第三隔离电路(9)供电；

DSP控制器(1)，用于与外部主控计算机进行通讯及根据接收的外设电机码盘信号发出控制信号，对外设电机进行控制；

第一隔离电路(2)，用于对DSP控制器(1)与驱动电路(3)间的控制信号进行光电隔离，

驱动电路(3)，用于根据接收的控制信号对与其对应的外设电机进行驱动；

第二隔离电路(4)，用于对发送至DSP控制器(1)的外设电机码盘信号进行光电隔离；

触发电路(5)，用于对与其对应的外设电机码盘信号进行识别；

电压转换电路(7)，用于对电源电路(6)输出的电压进行转换，且转换后的电压用于给外设电机码盘进行供电；

存储电路(8)，用于对外设电机控制参数进行存储；

第三隔离电路(9)，用于实现外部主控计算机与DSP控制器(1)间的串行信号进行光电隔离，

电平转换电路(10)，用于实现RS422电平信号与TTL电平信号的相互转换。

2.根据权利要求1所述的一种直流电机控制器，其特征在于，所述的DSP控制器(1)内部主程序包括初始化步骤、命令标识判别步骤、执行命令步骤、返回执行结果状态的步骤；

初始化步骤，用于实现DSP控制器(1)的寄存器的配置，保证DSP控制器(1)在设定模式下工作，以及DSP控制器(1)内程序变量的初始化；

命令标识判别步骤，用于实现对DSP控制器(1)中，RS422中断程序中标识的判别，判断是否接收到外部主控计算机指令，判断结果为否，则进行循环查询等待，判断结果为是，则进入执行命令步骤；

执行命令步骤，用于实现根据外部主控计算机设定电机控制参数、电机绝对正转位置、电机绝对反转位置、电机相对正传位置、电机相对反转位置、电机归零、电机锁和电机解锁指令，执行相应的指令操作；

返回执行结果状态的步骤，用于实现将各种命令执行的正常或异常状态，通过RS422接口传送到外部主控计算机。

3.根据权利要求2所述的一种直流电机控制器，其特征在于，所述的RS422中断程序包括用于实现对外部主控计算机发送的RS422数据读取的步骤、数据完整判别的步骤、命令解析步骤和置命令标识步骤；

所述的RS422数据读取的步骤，用于通过DSP控制器(1)的串行接口，读取外部主控计算机发送的RS422数据；

数据完整判别的步骤，用于对接收到的RS422数据的完整性的进行判别，判断结果为否，则继续接收RS422数据，判断结果为是，则识别数据帧的帧头，然后从数据帧中解析出指令，根据解析出的指令确定参数个数；

置命令标识步骤，用于对每一帧RS422数据解析后，确定的指令和参数进行信息标识，使得主程序可查询到此标识，并按照接收到的指令进行处理。

4.根据权利要求1或2所述的一种直流电机控制器，其特征在于，所述的DSP控制器(1)中定时器中断程序，用于以固定的控制周期对外设电机的当前位置进行控制，且每个固定的控制周期内对外设电机的当前位置进行控制的具体过程包括如下步骤：

首先，判断位置偏差是否小于500，所述的位置偏差为电机设定位置与电机当前位置的偏差，

判断结果为是，通过位置PID算法对外设电机的转动位置进行控制，使位置偏差趋近于0，

判断结果为否，通过速度PID算法对外设电机的转动速度进行控制，使位置偏差趋近于0。

5.根据权利要求1或2所述的一种直流电机控制器，其特征在于，所述的DSP控制器(1)内的外部中断程序，用于对外设电机的码盘位置进行识别，且对外设电机的码盘位置进行识别包括如下步骤：

读取电平值的步骤，通过触发电路(5)对外设电机码盘信号进行读取，对读取后的外设电机码盘信号通过第二隔离电路(4)进行光耦隔离，获得电平值，其中，高电平为外设电机正转，低电平为外设电机反转；

判断电平值是否为高的步骤，判断结果为是，则外设电机正转，每运动一个码位，当前码盘位置加1；判断结果为否，则外设电机反转，当前码盘位置减1，根据当前计数结果确定外设电机的码盘位置，从而完成对外设电机的码盘位置的识别。