專利名稱：一種云臺垂直電機的驅(qū)動方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及視頻監(jiān)控技術(shù)領域，特別是涉及一種根據(jù)云臺位置與運動狀態(tài)來控制電機力矩的垂直電機驅(qū)動方法。
背景技術(shù)：
在安防監(jiān)控領域中，步進電機以其準確的位 置控制，低廉的成本、簡便快捷的操控方式等諸多優(yōu)點，在云臺監(jiān)控系統(tǒng)水平及垂直方向的位置控制上，有著十分廣泛的應用，擔當著監(jiān)控系統(tǒng)角度控制的主流地位。而軟件細分的驅(qū)動方式，因其可使步進電機運行狀態(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)的軟件細分方式，未對驅(qū)動電流的幅值進行有效的靈活操控，在傳動結(jié)構(gòu)固定的情況下，不可對電機輸出力矩大小進行有效控制；在安防監(jiān)控領域中，由于云臺受到重力影響，造成垂直方向不同角度及不同運動狀態(tài)所需要的電機力矩各不相同，利用傳統(tǒng)細分方式進行驅(qū)動，就會造成電機持續(xù)大力矩工作時，會在力矩需求較低的位置及運動狀態(tài)下，無謂的消耗功率，使得垂直電機與驅(qū)動芯片發(fā)熱，降低部件使用壽命；在電機持續(xù)小力矩工作時，會使得云臺在電機力矩需求較高的位置及運動狀態(tài)下電機丟步、甚至無法啟動，大大的降低了云臺監(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，而提供一種運行平穩(wěn)無丟步的云臺垂直電機的驅(qū)動方法。為實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是一種云臺垂直電機的驅(qū)動方法，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垂直位置的角度值；(2)獲取當前云臺垂直運動狀態(tài)標志位的數(shù)值以確定云臺垂直運動狀態(tài)；(3)根據(jù)垂直電機的驅(qū)動電流細分表、云臺垂直位置的角度值以及云臺垂直運動狀態(tài)重新生成新的驅(qū)動電流細分表；(4)按照重新生成的新的驅(qū)動電流細分表驅(qū)動垂直電機移動至設定的垂直位置。所述的步驟3中重新生成新的驅(qū)動電流細分表是指讀取垂直電機的驅(qū)動電流細分表并乘以一個幅值調(diào)節(jié)因子Α ζ(θ，ζ)以生成新的驅(qū)動電流細分表，其中，Afz( θ，ζ)=Α( Θ ) XB(Z)。所述的步驟I中云臺角度值通過云臺最大垂直角度及其對應的最大電機步數(shù)和當前電機步數(shù)值來計算得出。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)合云臺垂直位置角度與運動狀態(tài)來更新電流細分表，實現(xiàn)了垂直電機力矩的靈活控制；實際應用中，由于云臺受到重力影響，造成垂直方向不同角度及不同運動狀態(tài)所需要的電機力矩各不相同，通過本發(fā)明，便可實現(xiàn)垂直電機全角度范圍內(nèi)，力矩大小自適應；有效的解決了以往云臺在電機力矩需求較高的位置及運動狀態(tài)下電機丟步、甚至無法啟動等情況，并有效的降低了在力矩需求較低的位置及運動狀態(tài)下功率的無謂消耗， 也可在一定程度上降低垂直電機與驅(qū)動芯片的發(fā)熱量，延長部件使用壽命；具有降低功耗、 增強適應性、應用簡便等特點。
具體實施方式
以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實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)云臺位置與運動狀態(tài)來控制電機力矩的方法，包括以下步驟
步驟1:通過云臺最大垂直角度及其對應的最大垂直電機步數(shù)和當前垂直電機步數(shù)值來計算云臺目前垂直角度信息；這一步驟是在云臺接到轉(zhuǎn)動命令之后執(zhí)行，這種利用程序計算得出當前角度信息的方法簡便易行，不用外加硬件電路來實時檢測云臺垂直角度信息，可節(jié)約成本。
步驟2 :獲取云臺垂直運動狀態(tài)標志位的數(shù)值以確定運動轉(zhuǎn)動方向；垂直運動狀態(tài)標志位是指代表云臺垂直運動的方向，包括向上、向下和平動，三種不同的垂直運動狀態(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 :讀取垂直電機的驅(qū)動電流細分表并根據(jù)目前云臺垂直位置的角度值與運動狀態(tài)重新生成新的驅(qū)動電流細分表，即結(jié)合云臺所處的位置和將要進行的運動重新生成新的驅(qū)動電流細分表，因為每次運動的起始位和方向各有不同，所以根據(jù)實際情況重新生成新的驅(qū)動電流細分表，能更好地提高運動的電機驅(qū)動效果；
步驟4 :由電機驅(qū)動電路按照重新生成的新的驅(qū)動電流細分表驅(qū)動電機工作，電機按照驅(qū)動電流細分表進行驅(qū)動，實現(xiàn)電機平穩(wěn)驅(qū)動，利用驅(qū)動電流細分表驅(qū)動電機為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述；
步驟5 :判斷一個細分周期是否執(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)按照當前的重新生成的新的驅(qū)動電流細分表執(zhí)行。 具體來說，在執(zhí)行完一個細分周期后，發(fā)送一個標志位，通過標志位來判定該細分周期是否執(zhí)行完判斷一個細分周期是否完成的主要原因是，如果一個細分周期沒有進行完的時候， 直接執(zhí)行下一個細分表，會造成電機運行不平穩(wěn)，如卡、抖動或者丟步等；
步驟6電機收到停止的指令，停止轉(zhuǎn)動，其中當停止運動的時候電機內(nèi)部的電流為根據(jù)當前位置生成的固定值，根據(jù)垂直角度Θ所對應的A值與靜止狀態(tài)時候的系數(shù)B2 確定。
具體地說，其中，步驟I角度值的計算公式為
0 = 0max(M/MfflJ
公式中Θ _為云臺垂直最大角度；M為垂直電機當前步數(shù);Μ_為云臺垂直最大角度對應的最大垂直電機步數(shù)。
其中，步驟3重新生成新的驅(qū)動電流細分表的步驟是根據(jù)云臺垂直位置角度值與運動狀態(tài)，進行相應的驅(qū)動電流細分表的電流進行幅值調(diào)節(jié)。由于一般傳動裝置的結(jié)構(gòu)是固定的，故步進電機力矩大小主要取決于電機相電流的大小，而細分曲線的幅值在很大程度上會影響步進電機相電流的大小，因此，調(diào)節(jié)幅值可一定程度上起到調(diào)節(jié)電機力矩的作用，這樣可以滿足不同運動需求。
幅值調(diào)節(jié)因子的數(shù)學模型是
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)為垂直運動狀態(tài)因子函數(shù)幅值與垂直角度關(guān)系函數(shù)因式表達式為
廣 A1Θ 畫 Sg Θ 5$ Θ !A2Θ Θ SC θ2A (θ) = < /\3θ 8^03( 2 )
運動狀態(tài)因子函數(shù)因式表達式為
B (Z) = ^ B2Z=O( 3)
其中Z=-1代表云臺垂直向下運動；z=0代表云臺垂直方向靜止；z=l代表云臺垂直向上運動；
需要說明的是，A1-An以及B2, B3是一組實驗值或者經(jīng)驗值，其根據(jù)不同的機型或者設置環(huán)境而略有不同，設置多大的角度區(qū)間以及如何設置上述各值，可根據(jù)需求而進行設置，在此不進行贅述。
對于本發(fā)明來說，垂直電機的驅(qū)動電流細分表可采用任意形式的細分曲線，如正弦或者三角等，本發(fā)明并不改變驅(qū)動電流細分表的細分形式，僅是將細分表內(nèi)細分數(shù)據(jù)讀出并進行幅值調(diào)節(jié)，不需要硬件支持，無需對現(xiàn)有裝置做改進即可實現(xiàn)，實現(xiàn)簡單。垂直電機重新生成的新的驅(qū)動電流細分表的確定可隨著垂直角度信息Θ與當前云臺垂直運動狀態(tài)z的變化而靈活改變，從而使云臺 在不同垂直角度與運動狀態(tài)下，實現(xiàn)垂直電機力矩自適應。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出的是，對于本技術(shù)領域的普通技術(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和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種云臺垂直電機的驅(qū)動方法，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垂直位置的角度值； (2)獲取當前云臺垂直運動狀態(tài)標志位的數(shù)值以確定云臺垂直運動狀態(tài)； (3)根據(jù)垂直電機的驅(qū)動電流細分表、云臺垂直位置的角度值以及云臺垂直運動狀態(tài)重新生成新的驅(qū)動電流細分表； (4)按照重新生成的新的驅(qū)動電流細分表驅(qū)動垂直電機移動至設定的垂直位置。
2.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動方法，其特征在于，所述的步驟3中重新生成新的驅(qū)動電流細分表是指讀取垂直電機的驅(qū)動電流細分表并乘以一個幅值調(diào)節(jié)因子Afz( θ，z)以生成新的驅(qū)動電流細分表，其中，Afz( Θ，z) =A( Θ ) XB (z)，
3.如權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動方法，其特征在于，所述的步驟I中云臺角度值通過云臺最大垂直角度及其對應的最大電機步數(shù)和當前電機步數(shù)值來計算得出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種云臺垂直電機的驅(qū)動方法，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垂直位置的角度值；(2)獲取當前云臺垂直運動狀態(tài)標志位的數(shù)值以確定云臺垂直運動狀態(tài)；(3)根據(jù)垂直電機的驅(qū)動電流細分表、云臺垂直位置的角度值以及云臺垂直運動狀態(tài)重新生成新的驅(qū)動電流細分表；(4)按照重新生成的新的驅(qū)動電流細分表驅(qū)動垂直電機移動至設定的垂直位置。本發(fā)明可結(jié)合云臺垂直位置角度與運動狀態(tài)來更新電流細分表，實現(xiàn)了垂直電機力矩的靈活控制；可實現(xiàn)垂直電機全角度范圍內(nèi)，力矩大小自適應；有效的解決了以往云臺在電機力矩需求較高的位置及運動狀態(tài)下電機丟步、甚至無法啟動等情況。
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