專(zhuān)利名稱(chēng)：脈沖定位系統(tǒng)及其脈沖定位誤差的補(bǔ)償方法
脈沖定位系統(tǒng)及其脈沖定位誤差的補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機(jī)控制方法，特別涉及電機(jī)動(dòng)態(tài)定位方法。背景技術(shù)：
目前使用步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)定位方式主要有以下三種；1、時(shí)間定位接
收到傳感器撿測(cè)信號(hào)后，控制電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行一定的時(shí)間，到達(dá)目標(biāo)位置后
執(zhí)行后續(xù)操作；時(shí)間定位方式由于和速度掛鉤，因此只適用于勻速運(yùn)動(dòng)下 的定位。2、脈沖定位接收到傳感器檢測(cè)信號(hào)后，控制電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行一定 數(shù)量的脈沖，到達(dá)目標(biāo)位置后執(zhí)行后續(xù)操作；由于電機(jī)運(yùn)行的不平穩(wěn)性會(huì) 在特定的條件下出現(xiàn)定位誤差達(dá)到一個(gè)脈沖的情況。3、機(jī)械定位在目標(biāo) 位置安裝傳感器，電機(jī)運(yùn)行到位后傳感器信號(hào)跳變，觸發(fā)后續(xù)操作；機(jī)械 定位需要在每個(gè)目標(biāo)位置提供機(jī)械上的參考位置，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。
動(dòng)態(tài)運(yùn)行中的脈沖定位的基本方式參考圖1和圖2，控制系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)脈 沖發(fā)送單元l、位置信號(hào)檢測(cè)單元2、控制單元3和執(zhí)行機(jī)構(gòu)4所組成。其工 作流程為驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)送單元1發(fā)送脈沖信號(hào)8驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)4運(yùn)動(dòng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu) 4在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中位置信號(hào)檢測(cè)單元2會(huì)隨時(shí)檢測(cè)傳感器信號(hào)7，位置信號(hào)檢測(cè) 單元2將傳感器信號(hào)7傳送給控制單元3，當(dāng)檢測(cè)到傳感器信號(hào)7的上升沿5 后，控制單元3對(duì)驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)送單元1所發(fā)送的脈沖信號(hào)8的下降沿6進(jìn)行計(jì) 數(shù)，達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定值N后，即啟動(dòng)后續(xù)的操作，達(dá)到脈沖定位的目的。
在實(shí)際運(yùn)行中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)在多次重復(fù)運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)存在一定的抖 動(dòng)。如圖2中所示傳感器信號(hào)7的上升沿5代表了一個(gè)特定的機(jī)械位置，由 判斷這個(gè)位置來(lái)啟動(dòng)計(jì)數(shù)器的工作。脈沖信號(hào)8代表了其中一次運(yùn)行過(guò)程， 此次運(yùn)行中，脈沖信號(hào)8的下降沿6位于傳感器信號(hào)7的上升沿5的右側(cè)；脈 沖信號(hào)8a表示了另一次的運(yùn)行過(guò)程，該次運(yùn)行中，.脈沖信號(hào)8a的下降沿6a 位于傳感器信號(hào)7的上升沿5的左側(cè)；下降沿6和6a的不同位置反映了執(zhí)行機(jī) 構(gòu)由于運(yùn)行中的抖動(dòng)情況帶來(lái)的定位的時(shí)間偏移。在執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后， 其在具體運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生的最大時(shí)間偏移x也確定了，圖2中下降沿6和6a所產(chǎn) 生的時(shí)間偏移表示為設(shè)計(jì)的最大時(shí)間偏移x，其值遠(yuǎn)小于脈沖信號(hào)8的周期 T;該執(zhí)行機(jī)構(gòu)在運(yùn)行中所產(chǎn)生的抖動(dòng)范圍被保證在最大時(shí)間偏移值x范圍 內(nèi)，其帶來(lái)的固有的定位誤差最大可達(dá)到最大時(shí)間偏移值x。在圖2中的第一種運(yùn)行情況脈沖信號(hào)8的計(jì)數(shù)過(guò)程中，從傳感器信號(hào) 7的上升沿5到來(lái)后，開(kāi)始啟動(dòng)脈沖計(jì)數(shù)，到脈沖信號(hào)8的下降沿6時(shí)檢 測(cè)到第一個(gè)脈沖，脈沖值加l，后續(xù)每到脈沖信號(hào)8的下降沿，脈沖值增 加l，直到計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定值N為止。此時(shí)目標(biāo)位置點(diǎn)和傳感器信號(hào)7的 上升沿5檢測(cè)點(diǎn)的時(shí)間差距為t+(N-l"T。同理，在第二種運(yùn)行情況脈沖信 號(hào)8a的計(jì)數(shù)過(guò)程中，從傳感器信號(hào)7的上升沿5到來(lái)后，開(kāi)始啟動(dòng)脈沖計(jì) 數(shù)，到脈沖信號(hào)8a的下降沿6b時(shí)檢測(cè)到第一個(gè)脈沖，脈沖值加l，后續(xù) 每到脈沖信號(hào)8a的下降沿，脈沖值增加1 ，直到計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定值N為止。 此時(shí)目標(biāo)位置點(diǎn)和傳感器信號(hào)7的上升沿5檢測(cè)點(diǎn)的時(shí)間差距為 tl+(N-l)*T。則兩次定位點(diǎn)之間的差異就達(dá)到了tl-t，接近于脈沖信號(hào)8的 周期T，即定位誤差達(dá)到了一個(gè)脈沖信號(hào)周期T的水平。
由上述分析可知，在實(shí)際運(yùn)行中，定位誤差有時(shí)遠(yuǎn)大于系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)最 大時(shí)間偏移值x，甚至接近于脈沖信號(hào)8的周期T;導(dǎo)致脈沖定位的精度 不高、不準(zhǔn)確，直接影響后續(xù)的數(shù)據(jù)采集等操作的準(zhǔn)確性、有效性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種脈沖定位系統(tǒng)及其脈沖誤差定位的補(bǔ) 償方法，使脈沖定位控制精度更高、定位更準(zhǔn)確。
實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種脈沖定位系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)送單 元、位置信號(hào)檢測(cè)單元、控制單元和執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述控制單元分別與所述 驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)送單元、位置信號(hào)檢測(cè)單元電連接，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)與所述驅(qū)動(dòng) 脈沖發(fā)送單元電連接；該位置信號(hào)檢測(cè)單元包括觸發(fā)定位計(jì)數(shù)的傳感器； 其特征是控制單元預(yù)先獲取傳感器信號(hào)與計(jì)數(shù)開(kāi)始的第一個(gè)脈沖信號(hào)的 時(shí)間差的基準(zhǔn)值t;在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，控制單元實(shí)時(shí)獲取觸發(fā)定位計(jì)數(shù) 的傳感器信號(hào)觸發(fā)時(shí)間與此后最接近的脈沖信號(hào)觸發(fā)時(shí)間的時(shí)間間隔tl， 將tl與基準(zhǔn)值t求差值的絕對(duì)值;對(duì)設(shè)定的定位脈沖數(shù)N進(jìn)行修正|t-tl|〉 (T一X)且Ktl時(shí)，本次脈沖定位計(jì)數(shù)修正為(N-l); |t-tl|> (T—X)且 t〉tl時(shí)，本次脈沖定位計(jì)數(shù)修正為(N+l);其中X為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最大時(shí)間
偏移值，T為驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)周期。
上述的脈沖定位系統(tǒng)，|t-tl|《x時(shí),脈沖計(jì)數(shù)值N不變。
上述的脈沖定位系統(tǒng)，所述定位計(jì)數(shù)的傳感器信號(hào)以上升沿或下降沿 為觸發(fā)時(shí)間，所述脈沖信號(hào)以上升沿或下降沿為計(jì)數(shù)觸發(fā)點(diǎn)。同時(shí)，本發(fā)明提出了一種脈沖定位誤差的校正方法，包括如下步驟 41)對(duì)觸發(fā)定位計(jì)數(shù)的傳感器信號(hào)與計(jì)數(shù)開(kāi)始的第一個(gè)脈沖信號(hào)的時(shí)間差， 在上電或復(fù)位初期測(cè)定一個(gè)基準(zhǔn)值t; 42)在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，控制單元實(shí) 時(shí)檢測(cè)觸發(fā)定位計(jì)數(shù)的傳感器信號(hào)觸發(fā)時(shí)間與此后最接近的脈沖信號(hào)觸發(fā) 時(shí)間的時(shí)間間隔tl，將tl與基準(zhǔn)值t求差值的絕對(duì)值；43)對(duì)系統(tǒng)設(shè)定脈沖 數(shù)N進(jìn)行修正It-tll〉(T — X)且Ktl時(shí)，此次的脈沖定位計(jì)數(shù)修正為(N-1); |t-tl|> (T一X)且Ptl，此次的脈沖定位計(jì)數(shù)修正為(N+l);其中X為系
統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最大時(shí)間偏移值，T為脈沖信號(hào)周期。
上述的脈沖定位誤差的校正方法，|t-tl|《x時(shí)，脈沖計(jì)數(shù)值N不變。
上述的脈沖定位誤差的校正方法，所述定位計(jì)數(shù)的傳感器信號(hào)觸發(fā)時(shí) 間采用其上升沿或下降沿，所述脈沖信號(hào)觸發(fā)時(shí)間采用其上升沿或下降沿。
由于采用了以上的方案，本發(fā)明有效地將定位誤差從一個(gè)脈沖周期T
縮減至執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最大時(shí)間偏移值X;使用本發(fā)明的方法，在使用電機(jī)脈
沖動(dòng)態(tài)定位的結(jié)構(gòu)中，可避免由于電機(jī)運(yùn)行的不平穩(wěn)性會(huì)在特定的條件下 出現(xiàn)定位誤差達(dá)到一個(gè)脈沖周期的情況，滿(mǎn)足在動(dòng)態(tài)定位精度要求較高的 場(chǎng)合，使定位點(diǎn)更準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)采集更為穩(wěn)定。

圖1是脈沖定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是脈沖定位誤差來(lái)源說(shuō)明圖； 圖3是實(shí)施例中I t-tl I《X的誤差說(shuō)明圖4是實(shí)施例中t〉tl且lt-tl|> (T—x)的誤差說(shuō)明圖。
1驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)送單元，2位置信號(hào)檢測(cè)單元，3控制單元，4執(zhí)行機(jī)
構(gòu)，5傳感器信號(hào)上升沿，6脈沖信號(hào)下降沿，7傳感器信號(hào)，8基準(zhǔn)測(cè)
試脈沖信號(hào)，8a實(shí)時(shí)測(cè)試脈沖信號(hào)。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。 本例對(duì)傳感器信號(hào)7的上升沿5與計(jì)數(shù)開(kāi)始的第一個(gè)脈沖信號(hào)8的下降 沿6的時(shí)間差t，在上電或復(fù)位初期測(cè)定一個(gè)基準(zhǔn)值，后續(xù)測(cè)試時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí) 檢測(cè)并與基準(zhǔn)值對(duì)比判斷，對(duì)脈沖計(jì)數(shù)值進(jìn)行修正，將誤差降至最大時(shí)間 偏移值x內(nèi)。
具體的判斷和修正流程如下系統(tǒng)上電或復(fù)位時(shí)，待執(zhí)行機(jī)構(gòu)4穩(wěn)定運(yùn)行后，控制單元3記錄由位置 信號(hào)檢測(cè)單元2檢測(cè)到的第一個(gè)傳感器信號(hào)7的上升沿5與上升沿5之后最接 近的脈沖信號(hào)8的下降沿6的時(shí)間間隔t，該時(shí)間間隔t作為判斷基準(zhǔn)值。
在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，需要進(jìn)行脈沖定位的操作時(shí)，控制單元3通過(guò)位置 信號(hào)檢測(cè)單元2實(shí)時(shí)檢測(cè)傳感器信號(hào)7的上升沿5與上升沿5之后最接近的脈 沖信號(hào)8的下降沿6的時(shí)間間隔tl，將tl與基準(zhǔn)值t求差值的絕對(duì)值，按如下 方法對(duì)系統(tǒng)設(shè)定脈沖數(shù)進(jìn)行修正。
A、 |t-tll《x，脈沖計(jì)數(shù)值N不變；該情況發(fā)生的表現(xiàn)情況如圖3所示， 基準(zhǔn)測(cè)試時(shí)的脈沖信號(hào)8的下降沿6和該次測(cè)試的下降沿6a位于傳感器信號(hào) 7的上升沿5的同一側(cè)，不出現(xiàn)偏移區(qū)跨越傳感器信號(hào)7的上升沿5的現(xiàn)象， 此時(shí)的定位誤差相對(duì)于基準(zhǔn)僅為l[t+(N-l) *T]- [tl+(N-l)*T]| = |t-tl| 《x，小于等于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的該執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最大時(shí)間偏移值x;
B、 |t-tl|〉 (T一x)，該情況即為基準(zhǔn)測(cè)試時(shí)的脈沖信號(hào)8的下降沿6和 該次測(cè)試的下降沿6a位于傳感器信號(hào)7的上升沿5的兩側(cè)，此時(shí)的定位誤差 相對(duì)于基準(zhǔn)為l[t+(N-1) *T]- [tl+(N-l)*T]| = |t-tl|〉 (T一x)，最大時(shí) 接近于T,需要進(jìn)行修正，使誤差降至x以?xún)?nèi)。
進(jìn)行修正處理時(shí)，兩種情況需要分開(kāi)考慮
a、 如圖2所示，當(dāng)t〈tl， g口(t-tl) 〈(x—T) 〈0時(shí)，本次脈沖計(jì)數(shù)值N減 1，即此次的脈沖定位計(jì)數(shù)為(N-l);修正后的定位誤差相對(duì)于基準(zhǔn)為 [t+(N-1) *T]- [tl+(N-2)*T]=t+T-tl〈(x—T)+T二x，則達(dá)到了定位誤差小
于等于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的該執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最大時(shí)間偏移值x的目標(biāo)；
b、 如圖4所示，當(dāng)t〉U時(shí)，即(tl-1) 〈(x—T) 〈0，本次脈沖計(jì)數(shù)值加 1，即此次的脈沖定位計(jì)數(shù)為(N+l);修正后的定位誤差相對(duì)于基準(zhǔn)為 [t+(N-l) *T]- [tl+N*T]=t—T-tl〉一(x—T)-T:一x，即絕對(duì)值小于x，則 達(dá)到了定位誤差小于等于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的該執(zhí)行機(jī)構(gòu)4的最大時(shí)間偏移值x的目 標(biāo)；
通過(guò)以上對(duì)傳感器信號(hào)7的上升沿5與計(jì)數(shù)開(kāi)始的第一個(gè)脈沖信號(hào)8的 下降沿6的時(shí)間差的判斷和脈沖數(shù)的修正，有效地將定位誤差控制在系統(tǒng)設(shè) 計(jì)的該執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最大時(shí)間偏移值x以?xún)?nèi)。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō) 明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若 干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。比如，上述傳感 器信號(hào)同樣也可以采用下降沿觸發(fā)計(jì)時(shí)，脈沖信號(hào)同理也可以采用上升沿 進(jìn)行計(jì)數(shù)，或進(jìn)行任意的組合，與上述實(shí)施例原理相同。
權(quán)利要求
1. 一種脈沖定位系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)送單元、位置信號(hào)檢測(cè)單元、控制單元和執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述控制單元分別與所述驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)送單元、位置信號(hào)檢測(cè)單元電連接，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)與所述驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)送單元電連接；該位置信號(hào)檢測(cè)單元包括觸發(fā)定位計(jì)數(shù)的傳感器；其特征是控制單元預(yù)先獲取傳感器信號(hào)與計(jì)數(shù)開(kāi)始的第一個(gè)脈沖信號(hào)的時(shí)間差的基準(zhǔn)值t；在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，控制單元實(shí)時(shí)獲取觸發(fā)定位計(jì)數(shù)的傳感器信號(hào)觸發(fā)時(shí)間與此后最接近的脈沖信號(hào)觸發(fā)時(shí)間的時(shí)間間隔t1，將t1與基準(zhǔn)值t求差值的絕對(duì)值；對(duì)設(shè)定的定位脈沖數(shù)N進(jìn)行修正|t-t1|>(T—x)且t<t1時(shí)，本次脈沖定位計(jì)數(shù)修正為(N-1)；其中x為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最大時(shí)間偏移值，T為驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)周期。
2. 如權(quán)利要求l所述的脈沖定位系統(tǒng)，其特征是It-tl|〉 (T—x)且t〉tl 時(shí)，本次脈沖定位計(jì)數(shù)修正為(N+l)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的脈沖定位系統(tǒng)，其特征是It-tll《x時(shí)，脈沖計(jì) 數(shù)值N不變。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的脈沖定位系統(tǒng)，其特征是所述定位計(jì)數(shù)的傳感 器信號(hào)以上升沿或下降沿為觸發(fā)時(shí)間，所述脈沖信號(hào)以上升沿或下降沿 為計(jì)數(shù)觸 發(fā)點(diǎn)。
5. —種脈沖定位誤差的校正方法，包括如下步驟41)對(duì)觸發(fā)定位計(jì)數(shù)的傳感器信號(hào)與計(jì)數(shù)開(kāi)始的第一個(gè)脈沖信號(hào)的時(shí)間差，在上電或復(fù)位初期測(cè)定一個(gè)基準(zhǔn)值t; 42)在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，控制單元實(shí)時(shí)檢測(cè)觸發(fā)定位計(jì)數(shù)的傳感器信號(hào)觸發(fā)時(shí)間與此后最接近的脈沖信號(hào)觸發(fā)時(shí)間的時(shí)間間隔tl，將tl與基準(zhǔn)值t求差值的絕對(duì)值；43)對(duì)系統(tǒng)設(shè)定脈沖數(shù)N進(jìn)行修正|t-tl|> (T一X)且t〈tl時(shí)，此次的脈沖定位計(jì)數(shù)修正為(N-l);其中x為系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最大時(shí)間偏移值，T為脈沖信號(hào)周期。
6. 如權(quán)利要求5所述的脈沖定位誤差的校正方法，其特征是|t-tl|〉 (T —x)且Otl，此次的脈沖定位計(jì)數(shù)修正為(N+l)。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的脈沖定位誤差的校正方法，其特征是|t-tl|《 x時(shí)，脈沖計(jì)數(shù)值N不變。
8.如權(quán)利要求5或6所述的脈沖定位誤差的校正方法，其特征是所述定位 計(jì)數(shù)的傳感器信號(hào)觸發(fā)時(shí)間采用其上升沿或下降沿，所述脈沖信號(hào)觸發(fā) 時(shí)間采用其上升沿或下降沿。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種脈沖定位系統(tǒng)及其脈沖定位誤差的校正方法，系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)送單元、位置信號(hào)檢測(cè)單元、控制單元和執(zhí)行機(jī)構(gòu)；控制單元預(yù)先獲取傳感器信號(hào)與計(jì)數(shù)開(kāi)始的第一個(gè)脈沖信號(hào)的時(shí)間差的基準(zhǔn)值t；在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，控制單元實(shí)時(shí)獲取觸發(fā)定位計(jì)數(shù)的傳感器信號(hào)觸發(fā)時(shí)間與此后最接近的脈沖信號(hào)觸發(fā)時(shí)間的時(shí)間間隔t1，當(dāng)|t-t1|＞(T-x)且t＜t1時(shí)，本次脈沖定位計(jì)數(shù)修正為(N-1)；|t-t1|＞(T-x)且t＞t1時(shí)，本次脈沖定位計(jì)數(shù)修正為(N+1)；其中x為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最大時(shí)間偏移值，T為驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)周期。本發(fā)明有效地將定位誤差從一個(gè)脈沖周期T縮減至最大時(shí)間偏移值x，使定位點(diǎn)更準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)采集更為穩(wěn)定。
文檔編號(hào)G05D3/20GK101424946SQ20071012433
公開(kāi)日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2007年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月2日
發(fā)明者翁彥雯, 云 趙, 趙背生 申請(qǐng)人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司