实施方案
[0017] 图1为电动推杆的直流电机闭环控制的结构组成。在整个闭环控制系统中，包括：电动推杆控制器1和电动推杆9。电动推杆控制器1包括主控模块2和外围电路模块，外围电路模块包括PWM信号放大器5、场效应管6、电流驱动芯片7和双开双掷的继电器8等，主控模块2包括PID模块3和A/D模块4等，电动推杆9包括直流电机10和霍尔传感器11等。PID模块3根据PID算法计算后，发出PWM脉冲，经PWM信号放大器5放大后驱动场效应管6，改变电动推杆9的直流电机10的驱动电流大小，从而实现直流电机10速度的控制；主控模块2输出一个TTL电平信号，该信号经过电流驱动芯片7后控制一个双开双掷的继电器8，控制供给电动推杆9内的直流电机10的电流的方向，从而控制直流电机10的旋转方向。在直流电机10机芯端盖上对应电机轴圆周的两侧各安装一个霍尔传感器11，当直流电机10旋转一周时，这两个霍尔传感器11会产生两个相位差90度的脉冲信号，传递给电动推杆控制器1，经主控模块2内的A/D模块4采集霍尔传感信号，通过鉴相计数，以获取电机旋转圈数及旋转方向，实时获得电动推杆的当前定位位置数据，该数据再由PID模块3处理，从而实现对电动推杆9的直流电机10的闭环精确定位控制。
[0018] 图2为对直流电机双霍尔传感信号的鉴相计数处理图。直流电机的位置反馈元件采用霍尔传感器，采用双霍尔反馈的方式，其产生的位置信号为相位差90°的正交信号。主控模块采用中断的方式由A/D模块对传感信号进行采集，并进行正交信号的鉴相计数，其原理为：主控模块对每一路霍尔反馈信号进行中断信号采集，中断信号触发采用上升/下降边沿触发方式，即无论是上升沿还是下降沿都会触发中断；在中断触发后主控模块读取双霍尔信号的两个端口进行端口扫描，并将其与上一次中断的端口值进行比较，判断直流电机的运动方向，进行脉冲数的累加或减少。直流电机正向运动时，其双霍尔信号的端口值变换顺序为：00->10->11->01，电机的当前定位位置值累加；当直流电机反向运动时，其双霍尔信号的端口值变换顺序为：00->01->11->10，电机的当前定位位置值减小。
[0019] 图3为电动推杆的直流电机PID控制原理图。直流电机的闭环精确定位控制算法采用的是离散PID控制算法。为了实现对直流电机的闭环精确定位控制，对直流电机设定两个参数：设定定位位置sv与当前定位位置pv。当直流电机需要运动时，用户通过手控器对设定位置值sv进行调整。pv值为直流电机实际运动的采样值，是直流电机的实际位置。所以，第k次采样时刻的输入偏差值为：
[0020] e(k)＝sv-pv
[0021] 将偏差值e(k)作为PID控制的输入值，PWM(脉冲宽度调制)的脉冲宽度u(k)作为PID控制的输出值，描述为：
[0022]
[0023] 其中Kp为比例系数、Ki为积分系数、和Kd为微分系数，k为采样序号，k＝1,2,3…。
[0024] 根据u(k)值的正负控制直流电机轴转动方向：u(k)＞0时，输出一个高电平TTL信号，u(k)＜0时，输出一个低电平TTL信号，TTL信号经过电流驱动芯片后控制双开双掷的继电器，继电器控制供给电机的电流的方向，实现控制电机的旋转方向；u(k)＞0时，电机正转，u(k)＜0，电机反转；
[0025] 根据脉冲宽度u(k)的绝对值控制直流电机轴转速；利用脉冲宽度u(k)的绝对值调制PWM脉冲波；PWM脉冲波经过放大后驱动场效应管，改变电机的驱动电流大小，从而实现电机速度的控制；偏差值e(k)的绝对值越大，其输出值脉冲宽度u(k)的绝对值越大，即控制电机加速运动；偏差值e(k)的绝对值越小，其输出值脉冲宽度u(k)的绝对值越小，即控制电机减速运动；e(k)＝0时，u(k)＝0，即控制电机停止,从而实现直流电机的闭环精确定位运动控制。
