一种实现恒速驱动控制的方法及其恒速驱动线路

摘要

本发明涉及电机控制技术领域，尤其是指一种实现恒速驱动控制的方法及其恒速驱动线路，其包括以下步骤：S1、给定速度值与初始速度反馈值提供到MCU的比较器，MCU通过比较器的值计算得到相应控制量送给PWM产生环节，经驱动控制开启电机运行；S2、电机运行时，MCU实时地读取给定速度值，同时也读取电机的实际速度反馈值；S3、给定速度值与实际速度反馈值进行比较得到差值，此差值在时序上连续计算出三个，再通过计算得到一个实时的控制量送给PWM产生环节，实时跟随电机的负载变化并改变PWM的占空比。本发明实现实时跟随电机的负载变化并进行调节，且硬件电路成本低，实现恒定控制速度的目的。

说明书

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其是指一种实现恒速驱动控制的方法及其恒速驱动线路。

背景技术

目前市场上现有的按摩器马达驱方式基本上是采用通过调节PWM占空比来实现调速。其调速过程是开环的，虽然线路简单，但存在的问题是：1、速度不稳；2、低速时力矩太小；3、稍有阻力导致动作机构停止运动；这些问题极大地降低了用户的体验感和工作稳定性。

发明内容

本发明针对现有技术的问题提供一种实现恒速驱动控制的方法及其恒速驱动线路。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的一种实现恒速驱动控制的方法，包括以下步骤：

S1、给定速度值与初始速度反馈值提供到MCU的比较器，MCU通过比较器的值计算得到相应控制量送给PWM产生环节，经驱动控制开启电机运行；

S2、电机运行时，MCU实时地读取给定速度值，同时也读取电机的实际速度反馈值；

S3、给定速度值与实际速度反馈值进行比较得到差值，此差值在时序上连续计算出三个，再通过计算得到一个实时的控制量送给PWM产生环节，实时跟随电机的负载变化并改变PWM的占空比。

其中，所述步骤S2中的实际速度反馈值读取是利用PWM工作状态在低电平，驱动控制关断，同时获取电机失电后自转产生反向电动势变量作速度反馈。

本发明还提供了一种恒速驱动线路，包括给定速度端、MCU、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、三极管Q1、场效应管Q2、三极管Q3、电容C1和电机；所述给定速度端与MCU的输入端连接，所述MCU的输出端与所述电阻R2的一端、电阻R3的一端以及三极管Q3的基极连接，所述电阻R2的另一端与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极与电阻R1的一端和场效应管Q2的栅极连接，所述电阻R1的另一端与场效应管Q2的漏极连接，所述场效应管Q2的源极、电阻R3的另一端和三极管Q3的发射极均与电机的输入端连接，三极管Q3的漏极与电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端与电容C3的一端连接后与MCU的输入端连接，电容C3的另一端接地。

其中，所述MCU包括比较器、PID控制器、PWM产生器以及速度传感部分，所述给定速度端的输出端与所述比较器的输入端连接，所述比较器的输出端与所述PID控制器的输入端连接，所述PID控制器的输出端与所述PWM产生器的输入端连接，所述PWM产生器的输出端与所述电机的输入端连接，所述电机的输出端与所述速度传感部分的输入端连接，所述速度传感部分的输出端与所述比较器的输入端连接。

其中，所述MCU的型号为MM32F031C8T6。

其中，所述电机的型号为JL-3537Z390-25-08325。

本发明的有益效果：

本发明通过获取电机失电后自转产生反向电动势变量值，再与给定速度值进行比较得到差值，通过调节PWM占空比，实时跟随电机的负载变化并进行调节，且硬件电路成本低，实现恒定控制速度的目的。

附图说明

图1为本发明的一种实现恒速驱动控制的方法的流程图。

图2为本发明的一种恒速驱动线路的电路图。

图3为本发明的MCU的原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。可以理解的是，附图仅仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的连接关系仅仅是为了便于清晰描述，并不限定连接方式。

需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件时，它可以是直接连接到另一个组件，或者可能同时存在居中组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

还需要说明的是，本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

一种实现恒速驱动控制的方法，如图1，包括以下步骤：

S1、给定速度值与初始速度反馈值提供到MCU的比较器，MCU通过比较器的值计算得到相应控制量送给PWM产生环节，经驱动控制开启电机运行；

S2、电机运行时，MCU实时地读取给定速度值，同时也读取电机的实际速度反馈值；

S3、给定速度值与实际速度反馈值进行比较得到差值，此差值在时序上连续计算出三个，再通过计算得到一个实时的控制量送给PWM产生环节，实时跟随电机的负载变化并改变PWM的占空比。

其中，所述步骤S2中的实际速度反馈值读取是利用PWM工作状态在低电平，驱动控制关断，同时获取电机失电后自转产生反向电动势变量作速度反馈。

具体地，本方法通过获取电机失电后自转产生反向电动势变量值，再与给定速度值进行比较得到差值，通过调节PWM占空比，实时跟随电机的负载变化并进行调节，且硬件电路成本低，实现恒定控制速度的目的。

本实施例中还提供了一种恒速驱动线路，如图2至图3所示，包括给定速度端、MCU、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、三极管Q1、场效应管Q2、三极管Q3、电容C1和电机；所述给定速度端与MCU的输入端连接，所述MCU的输出端与所述电阻R2的一端、电阻R3的一端以及三极管Q3的基极连接，所述电阻R2的另一端与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极与电阻R1的一端和场效应管Q2的栅极连接，所述电阻R1的另一端与场效应管Q2的漏极连接，所述场效应管Q2的源极、电阻R3的另一端和三极管Q3的发射极均与电机的输入端连接，三极管Q3的漏极与电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端与电容C3的一端连接后与MCU的输入端连接，电容C3的另一端接地。

具体地，本驱动线路的工作原理：

当MCU的电位器调至有PWM输出，当PWM在高电平状态，三极管Q1的基极为高电平，三极管Q1处于开通状态，三极管Q1的集电极和场效应管Q2的栅极为低电平，场效应管Q2处于开通状态，场效应管Q2的漏极高电平输出，电机通电动作，三极管Q3的基极为高电平，三极管Q3处于截止状态，MCU无测速信号反馈输入；

当PWM在低电平状态，三极管Q1的基极为低电平，三极管Q1处于截止状态，三极管Q1的集电极和场效应管Q2管的栅极为高电平，场效应管Q2处于截止状态，场效应管Q2的漏极无高电平输出，电机和三极管Q3的基极为低电平，三极管Q3处于开通状态，利用电机断电后产生的反向电动势由三极管Q3的发射极流向集电极，经电阻R4与电容C1得到相对平滑测速信号输入到MCU，MCU在通过读取速度给定信号值与测速反馈值两者进行比较得到差值，此差值在时序上连续计算出三个，再通过MCU得到一个实时的控制量送给PWM输出，实时跟随负载变化并改变PWM的占空比，实现稳定速度的目的。

本驱动线路结构新颖、设计巧妙，增加了测速环节，电机运行时，MCU实时地读取速度给定电位器(给定速度端)的值，同时也读取电机的实际速度值，两者进行比较得到差值，此差值在时序上连续计算出三个，再通过MCU算法得到一个实时的控制量送给PWM产生环节，实时跟随负载变化并改变PWM的占空比，实现稳定速度的目的。

本实施例所述的一种恒速驱动线路，所述MCU包括比较器、PID控制器、PWM产生器以及速度传感部分，所述给定速度端的输出端与所述比较器的输入端连接，所述比较器的输出端与所述PID控制器的输入端连接，所述PID控制器的输出端与所述PWM产生器的输入端连接，所述PWM产生器的输出端与所述电机的输入端连接，所述电机的输出端与所述速度传感部分的输入端连接，所述速度传感部分的输出端与所述比较器的输入端连接。

具体地，通过比较器比较给定速度端的给定速度和实际速度，输出偏差值到PID控制器进行在线校正，实现速度的实时控制；其中，所述给定速度为预先设定的电机的运转速度，提供给定速度与电机运转的速度进行比较，控制电机的速度，所述PWM产生器用于根据PID控制器输出的修正结果，调整输出电压的频率和幅值的波形，实现对电机的速度控制；所述速度传感部分用于检测电机运转时的实际转速，速度传感部分检测完电机的运转速度后传送到比较器，实现本实施例的实时控制。

其中，所述MCU的型号为MM32F031C8T6。

其中，所述电机的型号为JL-3537Z390-25-08325。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。