專利名稱：一種云臺(tái)垂直電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種根據(jù)云臺(tái)位置與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來控制電機(jī)力矩的垂直電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法。
背景技術(shù)：
在安防監(jiān)控領(lǐng)域中，步進(jìn)電機(jī)以其準(zhǔn)確的位 置控制，低廉的成本、簡便快捷的操控方式等諸多優(yōu)點(diǎn)，在云臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)水平及垂直方向的位置控制上，有著十分廣泛的應(yīng)用，擔(dān)當(dāng)著監(jiān)控系統(tǒng)角度控制的主流地位。而軟件細(xì)分的驅(qū)動(dòng)方式，因其可使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)更加平穩(wěn)，控制更加靈活，被越來越多的開發(fā)人員所利用。但傳統(tǒng)的軟件細(xì)分方式，未對驅(qū)動(dòng)電流的幅值進(jìn)行有效的靈活操控，在傳動(dòng)結(jié)構(gòu)固定的情況下，不可對電機(jī)輸出力矩大小進(jìn)行有效控制；在安防監(jiān)控領(lǐng)域中，由于云臺(tái)受到重力影響，造成垂直方向不同角度及不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)所需要的電機(jī)力矩各不相同，利用傳統(tǒng)細(xì)分方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，就會(huì)造成電機(jī)持續(xù)大力矩工作時(shí)，會(huì)在力矩需求較低的位置及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，無謂的消耗功率，使得垂直電機(jī)與驅(qū)動(dòng)芯片發(fā)熱，降低部件使用壽命；在電機(jī)持續(xù)小力矩工作時(shí)，會(huì)使得云臺(tái)在電機(jī)力矩需求較高的位置及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下電機(jī)丟步、甚至無法啟動(dòng)，大大的降低了云臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，而提供一種運(yùn)行平穩(wěn)無丟步的云臺(tái)垂直電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是一種云臺(tái)垂直電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法，包括以下步驟(I)在接收到控制指令后先獲取得到目前云臺(tái)垂直位置的角度值；(2)獲取當(dāng)前云臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)狀態(tài)標(biāo)志位的數(shù)值以確定云臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；(3)根據(jù)垂直電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表、云臺(tái)垂直位置的角度值以及云臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)狀態(tài)重新生成新的驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表；(4)按照重新生成的新的驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表驅(qū)動(dòng)垂直電機(jī)移動(dòng)至設(shè)定的垂直位置。所述的步驟3中重新生成新的驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表是指讀取垂直電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表并乘以一個(gè)幅值調(diào)節(jié)因子Α ζ(θ，ζ)以生成新的驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表，其中，Afz( θ，ζ)=Α( Θ ) XB(Z)。所述的步驟I中云臺(tái)角度值通過云臺(tái)最大垂直角度及其對應(yīng)的最大電機(jī)步數(shù)和當(dāng)前電機(jī)步數(shù)值來計(jì)算得出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明可結(jié)合云臺(tái)垂直位置角度與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來更新電流細(xì)分表，實(shí)現(xiàn)了垂直電機(jī)力矩的靈活控制；實(shí)際應(yīng)用中，由于云臺(tái)受到重力影響，造成垂直方向不同角度及不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)所需要的電機(jī)力矩各不相同，通過本發(fā)明，便可實(shí)現(xiàn)垂直電機(jī)全角度范圍內(nèi)，力矩大小自適應(yīng)；有效的解決了以往云臺(tái)在電機(jī)力矩需求較高的位置及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下電機(jī)丟步、甚至無法啟動(dòng)等情況，并有效的降低了在力矩需求較低的位置及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下功率的無謂消耗， 也可在一定程度上降低垂直電機(jī)與驅(qū)動(dòng)芯片的發(fā)熱量，延長部件使用壽命；具有降低功耗、 增強(qiáng)適應(yīng)性、應(yīng)用簡便等特點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明的根據(jù)云臺(tái)位置與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來控制電機(jī)力矩的方法，包括以下步驟
步驟1:通過云臺(tái)最大垂直角度及其對應(yīng)的最大垂直電機(jī)步數(shù)和當(dāng)前垂直電機(jī)步數(shù)值來計(jì)算云臺(tái)目前垂直角度信息；這一步驟是在云臺(tái)接到轉(zhuǎn)動(dòng)命令之后執(zhí)行，這種利用程序計(jì)算得出當(dāng)前角度信息的方法簡便易行，不用外加硬件電路來實(shí)時(shí)檢測云臺(tái)垂直角度信息，可節(jié)約成本。
步驟2 :獲取云臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)狀態(tài)標(biāo)志位的數(shù)值以確定運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向；垂直運(yùn)動(dòng)狀態(tài)標(biāo)志位是指代表云臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)的方向，包括向上、向下和平動(dòng)，三種不同的垂直運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定三種不同的受力，所以本發(fā)明將其區(qū)分出來賦以不同的幅值。
步驟3 :讀取垂直電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表并根據(jù)目前云臺(tái)垂直位置的角度值與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)重新生成新的驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表，即結(jié)合云臺(tái)所處的位置和將要進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)重新生成新的驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表，因?yàn)槊看芜\(yùn)動(dòng)的起始位和方向各有不同，所以根據(jù)實(shí)際情況重新生成新的驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表，能更好地提高運(yùn)動(dòng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)效果；
步驟4 :由電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路按照重新生成的新的驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，電機(jī)按照驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)平穩(wěn)驅(qū)動(dòng)，利用驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表驅(qū)動(dòng)電機(jī)為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述；
步驟5 :判斷一個(gè)細(xì)分周期是否執(zhí)行完成，如果是，則返回步驟I循環(huán)執(zhí)行步驟I 至步驟4，如果不是，則返回步驟4繼續(xù)按照當(dāng)前的重新生成的新的驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表執(zhí)行。 具體來說，在執(zhí)行完一個(gè)細(xì)分周期后，發(fā)送一個(gè)標(biāo)志位，通過標(biāo)志位來判定該細(xì)分周期是否執(zhí)行完判斷一個(gè)細(xì)分周期是否完成的主要原因是，如果一個(gè)細(xì)分周期沒有進(jìn)行完的時(shí)候， 直接執(zhí)行下一個(gè)細(xì)分表，會(huì)造成電機(jī)運(yùn)行不平穩(wěn)，如卡、抖動(dòng)或者丟步等；
步驟6電機(jī)收到停止的指令，停止轉(zhuǎn)動(dòng)，其中當(dāng)停止運(yùn)動(dòng)的時(shí)候電機(jī)內(nèi)部的電流為根據(jù)當(dāng)前位置生成的固定值，根據(jù)垂直角度Θ所對應(yīng)的A值與靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)候的系數(shù)B2 確定。
具體地說，其中，步驟I角度值的計(jì)算公式為
0 = 0max(M/MfflJ
公式中Θ _為云臺(tái)垂直最大角度；M為垂直電機(jī)當(dāng)前步數(shù);Μ_為云臺(tái)垂直最大角度對應(yīng)的最大垂直電機(jī)步數(shù)。
其中，步驟3重新生成新的驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表的步驟是根據(jù)云臺(tái)垂直位置角度值與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)行相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表的電流進(jìn)行幅值調(diào)節(jié)。由于一般傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)是固定的，故步進(jìn)電機(jī)力矩大小主要取決于電機(jī)相電流的大小，而細(xì)分曲線的幅值在很大程度上會(huì)影響步進(jìn)電機(jī)相電流的大小，因此，調(diào)節(jié)幅值可一定程度上起到調(diào)節(jié)電機(jī)力矩的作用，這樣可以滿足不同運(yùn)動(dòng)需求。
幅值調(diào)節(jié)因子的數(shù)學(xué)模型是
Afz( Θ，z) =A( Θ )B(Z) (I)
其中Α( Θ )為幅值與垂直角度關(guān)系函數(shù)；B(z)為垂直運(yùn)動(dòng)狀態(tài)因子函數(shù)幅值與垂直角度關(guān)系函數(shù)因式表達(dá)式為
廣 A1Θ 畫 Sg Θ 5$ Θ !A2Θ Θ SC θ2A (θ) = < /\3θ 8^03( 2 )
運(yùn)動(dòng)狀態(tài)因子函數(shù)因式表達(dá)式為
B (Z) = ^ B2Z=O( 3)
其中Z=-1代表云臺(tái)垂直向下運(yùn)動(dòng)；z=0代表云臺(tái)垂直方向靜止；z=l代表云臺(tái)垂直向上運(yùn)動(dòng)；
需要說明的是，A1-An以及B2, B3是一組實(shí)驗(yàn)值或者經(jīng)驗(yàn)值，其根據(jù)不同的機(jī)型或者設(shè)置環(huán)境而略有不同，設(shè)置多大的角度區(qū)間以及如何設(shè)置上述各值，可根據(jù)需求而進(jìn)行設(shè)置，在此不進(jìn)行贅述。
對于本發(fā)明來說，垂直電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表可采用任意形式的細(xì)分曲線，如正弦或者三角等，本發(fā)明并不改變驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表的細(xì)分形式，僅是將細(xì)分表內(nèi)細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)讀出并進(jìn)行幅值調(diào)節(jié)，不需要硬件支持，無需對現(xiàn)有裝置做改進(jìn)即可實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)簡單。垂直電機(jī)重新生成的新的驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表的確定可隨著垂直角度信息Θ與當(dāng)前云臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)狀態(tài)z的變化而靈活改變，從而使云臺(tái) 在不同垂直角度與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)垂直電機(jī)力矩自適應(yīng)。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種云臺(tái)垂直電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)在接收到控制指令后先獲取得到目前云臺(tái)垂直位置的角度值； (2)獲取當(dāng)前云臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)狀態(tài)標(biāo)志位的數(shù)值以確定云臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)狀態(tài)； (3)根據(jù)垂直電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表、云臺(tái)垂直位置的角度值以及云臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)狀態(tài)重新生成新的驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表； (4)按照重新生成的新的驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表驅(qū)動(dòng)垂直電機(jī)移動(dòng)至設(shè)定的垂直位置。
2.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述的步驟3中重新生成新的驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表是指讀取垂直電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表并乘以一個(gè)幅值調(diào)節(jié)因子Afz( θ，z)以生成新的驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表，其中，Afz( Θ，z) =A( Θ ) XB (z)，
3.如權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述的步驟I中云臺(tái)角度值通過云臺(tái)最大垂直角度及其對應(yīng)的最大電機(jī)步數(shù)和當(dāng)前電機(jī)步數(shù)值來計(jì)算得出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種云臺(tái)垂直電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法，包括以下步驟(1)在接收到控制指令后先獲取得到目前云臺(tái)垂直位置的角度值；(2)獲取當(dāng)前云臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)狀態(tài)標(biāo)志位的數(shù)值以確定云臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；(3)根據(jù)垂直電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表、云臺(tái)垂直位置的角度值以及云臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)狀態(tài)重新生成新的驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表；(4)按照重新生成的新的驅(qū)動(dòng)電流細(xì)分表驅(qū)動(dòng)垂直電機(jī)移動(dòng)至設(shè)定的垂直位置。本發(fā)明可結(jié)合云臺(tái)垂直位置角度與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來更新電流細(xì)分表，實(shí)現(xiàn)了垂直電機(jī)力矩的靈活控制；可實(shí)現(xiàn)垂直電機(jī)全角度范圍內(nèi)，力矩大小自適應(yīng)；有效的解決了以往云臺(tái)在電機(jī)力矩需求較高的位置及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下電機(jī)丟步、甚至無法啟動(dòng)等情況。
文檔編號H02P8/00GK103001563SQ201210497148
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者武付軍, 劉吉祥 申請人:天津市亞安科技股份有限公司