一种用于汽车空调控制器伺服电机的驱动算法

文档序号:383264 发布日期:2021-12-10 浏览:7次 >En<

阅读说明:本技术 一种用于汽车空调控制器伺服电机的驱动算法 (Driving algorithm for servo motor of automobile air conditioner controller ) 是由 夏斌 陈丹 李希平 孙靖峰 蒋永强 李桃英 于 2021-09-08 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种用于汽车空调控制器伺服电机的驱动算法,克服了现有技术伺服电机的驱动电压无法慢速调节导致的精度低的问题,目标电压可根据需求进行更改,在电源电压波动的情况下能够维持鼓风机风量稳定输出,PID软件对MCU进行驱动,通过PID软件闭环数据计算出PWM占空比,在伺服电机在不同电压的情况下,都能达到很高的控制精度。(The invention discloses a driving algorithm for a servo motor of an automobile air conditioner controller, which solves the problem of low precision caused by the fact that the driving voltage of the servo motor in the prior art can not be adjusted slowly, the target voltage can be changed according to requirements, the stable output of the air volume of a blower can be maintained under the condition of power supply voltage fluctuation, PID software drives an MCU, the PWM duty ratio is calculated through PID software closed-loop data, and the servo motor can achieve high control precision under the condition of different voltages.)

一种用于汽车空调控制器伺服电机的驱动算法

技术领域

本发明涉及汽车空调技术领域,尤其是涉及一种用于汽车空调控制器伺服电机的驱动算法。

背景技术

汽车空调是空调领域的一个分支,它是通过某种方式控制车室内空气的温度、湿度、清洁度、风速,并使其一一定速度在车室内流动和分配,为驾驶员及乘客提供实时环境空气处理过程,也就是说汽车空调装置应具备制冷、供暖、通风、净化空气、加湿和除湿等多项功能。汽车空调系统的风门调节是通过伺服电机来实现,从而实现模式、内外循环、冷暖的调节。随着汽车行业对舒适性的要求提高,对伺服电机的控制精度的要求越来越高,一般要求在0.1V,甚至要求达到0.05V,而伺服电机驱动电压一般是固定电压,无法实现慢速调节,从而无法提高精度。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的伺服电机的驱动电压无法慢速调节导致的精度低的问题,提供一种用于汽车空调控制器伺服电机的驱动算法,当伺服电机处在不通过电压时都能实现高精度控制。

为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:

一种用于汽车空调控制器伺服电机的驱动算法,包括以下步骤:

S1、MCU模块驱动电机并采集电机反馈电压;

S2、通过电机设置值和MCU采集到电机反馈电压的电机反馈值对电机驱动模式进行判断;

S3、电机驱动采用增量PI是控制算法计算PWM值;

S4、PID软件定时驱动MCU模块模拟发送PWM值对应占空比驱动电机。

电机采用碳膜反馈伺服电机,电机可以通过碳膜的反馈电压来实现电机位置定位。

伺服电机驱动电压一般是固定电压,无法实现慢速调节,从而无法提高精度;

本发明描述了一种汽车空调控制器利用PWM调制控制伺服电机的方法,并采用PID软件闭环数据进行计算出PWM的占空比。在伺服电机在不同电压的情况下,都能达到很高的控制精度。

作为优选,所述MCU模块采用ATA6836芯片,ATA6836芯片的2个Out管脚驱动电机,ATA6836芯片的AD端采集电机反馈电压。

作为优选,所述S2包括以下内容:

S21、通过对电机反馈电压值和电机设置值判断电机驱动处于PID驱动模式还是停机模式;若电机处于PID驱动模式则进行S22;

S22、设定当前偏差为e,e=mGet–mSet,当前的设置值为mSet,当前得到的反馈电压为mGet;

S23、判断e是否小于精度值,若是则电机停止,否则进行S24;

S24、判断电机当前是正转还是反转;

S25、计算PID算法并驱动电机。

作为优选,所述S25包括以下内容:

PID驱动模式采用增量式PI控制算法,具体为,

ΔSPID(k)=SPID(k)-SPID(k-1)=Kp·(ek-ek-1)+Ki·ek

其中,ΔSpid(k)为PID变化值;

Spid(k)为当前的PID值;

Spid(k-1)为上一次的PID值;

e(k)为这一次计算出的差值;

e(k-1)为上一次计算出的差值;

Kp为比例系数;Ki为积分系统,制热时取值为负;

当前的设置值mSet,当前得到的反馈电压mGet,当前偏差:e=mGet–mSet;

t为采样周期,取值5S;

当前PWM Duty=Duty+Δspid;

PWM Duty为当前应该输出的PWM值;

Duty为这一次输出的PWM值;

ΔSpid为计算出的PID值。

作为优选,所述S4包括以下内容:ATA6836芯片由软件定时驱动,模拟发送PWM值对应占空比驱动电机,先判断驱动次数是否大于100,否则计算PWM Duty,判断PWM Duty是否大于驱动次数,若是则输出驱动ATA6836,否则停止输出驱动ATA6848。

作为优选,所述MCU模块连接有用于控制鼓风机的风速控制模块。

因此,本发明具有如下有益效果:

本发明才伺服电机处于不同电压的情况下都能达到很高的精度,采用PID软件对MCU进行驱动,通过PID软件闭环数据计算出PWM占空比,在伺服电机在不同电压的情况下,实现慢速调节,能够达到现有伺服电机无法达到的高精度。

附图说明

图1是本实施例的流程图。

图2是本实施例MCU示意图。

图3是鼓风机控制模型。

图4是电机驱动模式进行判断流程图。

图5是软件驱动芯片流程图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1:

本实施例提供了一种用于汽车空调控制器伺服电机的驱动算法,如图1,包括以下步骤:

S1、MCU模块驱动电机并采集电机反馈电压;

S2、通过电机设置值和MCU采集到电机反馈电压的电机反馈值对电机驱动模式进行判断;

S3、电机驱动采用增量PI是控制算法计算PWM值;

S4、PID软件定时驱动MCU模块模拟发送PWM值对应占空比驱动电机。

实施例2:

本实施例提供了一种用于汽车空调控制器伺服电机的驱动算法,包括以下步骤:

S1、MCU模块驱动电机并采集电机反馈电压;

所述MCU模块采用ATA6836芯片,ATA6836芯片的2个Out管脚驱动电机,ATA6836芯片的AD端采集电机反馈电压。

S2、通过电机设置值和MCU采集到电机反馈电压的电机反馈值对电机驱动模式进行判断;

所述S2包括以下内容,如图4所示,

S21、通过对电机反馈电压值和电机设置值判断电机驱动处于PID驱动模式还是停机模式;若电机处于PID驱动模式则进行S22;

S22、设定当前偏差为e,e=mGet–mSet,当前的设置值为mSet,当前得到的反馈电压为mGet;

S23、判断e是否小于精度值,若是则电机停止,否则进行S24;

S24、判断电机当前是正转还是反转;

S25、计算PID算法并驱动电机。

所述S25包括以下内容:

PID驱动模式采用增量式PI控制算法,具体为,

ΔSPID(k)=SPID(k)-SPID(k-1)=Kp·(ek-ek-1)+Ki·ek

其中,ΔSpid(k)为PID变化值;

Spid(k)为当前的PID值;

Spid(k-1)为上一次的PID值;

e(k)为这一次计算出的差值;

e(k-1)为上一次计算出的差值;

Kp为比例系数;Ki为积分系统,制热时取值为负;

当前的设置值mSet,当前得到的反馈电压mGet,当前偏差:e=mGet–mSet;

t为采样周期,取值5S;

当前PWM Duty=Duty+Δspid;

PWM Duty为当前应该输出的PWM值;

Duty为这一次输出的PWM值;

ΔSpid为计算出的PID值。

S3、电机驱动采用增量PI是控制算法计算PWM值;

S4、PID软件定时驱动MCU模块模拟发送PWM值对应占空比驱动电机。

如图5所示,所述S4包括以下内容:ATA6836芯片由软件定时驱动,模拟发送PWM值对应占空比驱动电机,先判断驱动次数是否大于100,否则计算PWM Duty,判断PWM Duty是否大于驱动次数,若是则输出驱动ATA6836,否则停止输出驱动ATA6848。

MCU型号为ATA6836C,如图2所示。

本实施例采用PID算法,在过程控制中,按偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)进行控制的PID控制器(亦称PID调节器)是应用最为广泛的一种自动控制器。它具有原理简单,易于实现,适用面广,控制参数相互独立,参数的选定比较简单等优点;而且在理论上可以证明,对于过程控制的典型对象──“一阶滞后+纯滞后”与“二阶滞后+纯滞后”的控制对象,PID控制器是一种最优控制。PID调节规律是连续系统动态品质校正的一种有效方法,它的参数整定方式简便,结构改变灵活。

并采用PWM控制模拟低电压控制:通过PWM调制来模拟低电压调节,实现电机慢速调节。

如图3所示,MCU与风速控制模块连接,风速控制模块用于传输鼓风机风速反馈信号和调速反馈信号,采用PWM控制电压,PID软件对MCU进行驱动,通过PID软件闭环数据计算出PWM占空比,在伺服电机在不同电压的情况下,都能达到很高的控制精度。

ATA6836由PID0软件定时驱动,模拟发送PWM值对应占空比驱动电机,先判断驱动次数是否大于100,否则计算PWM Duty,判断PWM Duty是否大于驱动次数,若是则输出驱动ATA6836,否则停止输出ATA6848。

软件算法采用软件配置管理,目标电压可以根据需求进行更改,即在驱动电压波动的情况下,利用PWM调制控制伺服电机,并采用PID软件闭环数据进行计算出PWM的占空比,按照设定鼓风机电压上升速率调整PWM占空比,进行动态调节直至达到目标电压,维持鼓风机风量稳定和高控制精度。

上述实施例对本发明的具体描述,只用于对本发明进行进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限定,本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围内。

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