CN103116298B - 一种汽车数控仪表驱动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车数控仪表驱动系统，仪表控制数据获取方式模块获取仪表控制数据，仪表目标距离计算模块根据仪表控制数据及目前仪表指针位置，计算仪表指针到目标位置的距离值，起动门限计算模块及软停门限计算模块根据距离值确定起动门限参数值及软停门限参数值，仪表起动控制模块计算出仪表指针实现精确平滑起动的驱动数据，仪表PID控制模块采用PID算法计算仪表高速平滑运动到目标位置的驱动数据，仪表软停控制模块通过查表方式获取仪表驱动数据，仪表PWM驱动控制模块以PWM方式控制仪表步进电机；该汽车数控仪表驱动系统根据仪表目标位置和当前位置的相互关系，实时计算仪表相关控制门限值，并根据仪表当前速度确定控制算法。
Description
技术领域
本发明属于汽车电子技术领域，尤其涉及一种汽车数控仪表驱动系统。
背景技术
现有技术提供的汽车仪表控制系统，仪表控制数据获取的方式单一，所获取数据的可靠性及实时性较低，不能根据仪表目标位置和当前位置的相互关系实时计算仪表相关控制门限值，并根据仪表当前速度确定仪表控制算法，仪表响应不及时，运动时协调性较差，仪表指示的准确性较低。
发明内容
本发明提供了一种汽车数控仪表驱动系统，旨在解决现有技术提供的汽车仪表控制系统，仪表控制数据获取的方式单一，所获取数据的可靠性及实时性较低，不能根据仪表目标位置和当前位置的相互关系实时计算仪表相关控制门限值，并根据仪表当前速度确定仪表控制算法，仪表响应不及时，运动时协调性较差，仪表指示的准确性较低的问题。
本发明的目的在于提供一种汽车数控仪表驱动系统，该汽车数控仪表驱动系统包括：
仪表控制数据获取方式模块，用于获取设定的数据获取方式，并通过设定的数据获取方式获取仪表控制数据；
仪表目标距离计算模块，与所述仪表控制数据获取方式模块相连接，用于根据所述仪表控制数据获取方式模块获取的仪表控制数据以及目前仪表指针所在位置，计算仪表指针到目标位置的距离值；
起动门限计算模块，与所述仪表目标距离计算模块相连接，用于根据所述仪表目标距离计算模块计算的仪表指针到目标位置的距离值确定仪表起动门限参数值；
软停门限计算模块，与所述仪表目标距离计算模块相连接，用于根据所述仪表目标距离计算模块计算的仪表指针到目标位置的距离值确定仪表软停门限参数值；
仪表起动控制模块，与所述起动门限计算模块及软停门限计算模块相连接，用于以仪表起动力矩较大为特征，在起动过程中采用较大功率PWM输出控制及柔性的控制算法，计算出仪表指针实现精确平滑起动的驱动数据；
仪表PID控制模块，与所述起动门限计算模块及软停门限计算模块相连接，用于采用PID算法计算仪表高速平滑运动到目标位置的驱动数据；
仪表软停控制模块，与所述起动门限计算模块及软停门限计算模块相连接，用于结合当前仪表速度，通过查表的方式获取仪表驱动数据；
仪表PWM驱动控制模块，与所述仪表起动控制模块、仪表PID控制模块及仪表软停控制模块相连接，用于根据所述仪表起动控制模块、仪表PID控制模块及仪表软停控制模块所获得的仪表驱动数据，以PWM的方式实现对仪表步进电机的控制。
进一步，所述仪表控制数据获取方式模块获取数据时，可通过MCU本地采集信息完成，也可通过CAN总线直接获取。
进一步，所述仪表控制数据获取方式模块获取数据时，数据可通过MCU根据设定进行选择，如果设定获取方式无效，MCU自动通过备用方案获取数据。
进一步，所述起动门限计算模块及软停门限计算模块根据仪表目标距离计算模块计算的仪表指针到目标位置的距离值实时、动态地计算起动门限参数值及软停门限参数值。
进一步，所述仪表起动控制模块根据仪表启动门限以及仪表当前速度确定MCU需要输出PWM的频率和占空比。
进一步，所述仪表PID控制模块根据计算的仪表启动门限、软停门限、目标距离及仪表当前速度，通过PID算法确定MCU需要输出PWM的频率和占空比。
进一步，所述仪表软停控制模块根据计算的仪表软停门限、目标距离及仪表当前速度，通过查表确定MCU需要输出PWM的频率和占空比。
本发明提供的汽车数控仪表驱动系统，仪表控制数据获取方式模块获取设定的数据获取方式，并通过设定的数据获取方式获取仪表控制数据，仪表目标距离计算模块根据仪表控制数据获取方式模块获取的仪表控制数据以及目前仪表指针所在位置，计算仪表指针到目标位置的距离值，起动门限计算模块根据仪表指针到目标位置的距离值确定仪表起动门限参数值，软停门限计算模块根据仪表指针到目标位置的距离值确定仪表软停门限参数值，仪表起动控制模块以仪表起动力矩较大为特征，在起动过程中采用较大功率PWM输出控制及柔性的控制算法，计算出仪表指针实现精确平滑起动的驱动数据，仪表PID控制模块采用PID算法计算仪表高速平滑运动到目标位置的驱动数据，仪表软停控制模块结合当前仪表速度，通过查表的方式获取仪表驱动数据，仪表PWM驱动控制模块根据仪表起动控制模块、仪表PID控制模块及仪表软停控制模块所获得的仪表驱动数据，以PWM的方式实现对仪表步进电机的控制；该汽车数控仪表驱动系统可通过CAN总线获取仪表控制数据，也可通过仪表MCU采集获取仪表控制数据，采用一主一备获取仪表控制数据方式的控制方法，保证了数据的可靠性和实时性，两种获取数据的方法可相互自动切换并可设定其中的一种方法具有优先权；根据仪表目标位置和当前位置的相互关系，实时计算仪表相关控制门限值，并根据仪表当前速度确定仪表控制算法，仪表步进电机采用PWM控制方式，仪表启动过程中速度低于约定值时，采用大功率PWM驱动，启动完成后采用PID控制算法驱动，仪表接近目标位置时采用查表控制方式，以使仪表响应更及时，运动时协调性更好，提高了仪表指示的准确性，具有较强的推广与应用价值。
附图说明
图1是本发明实施例提供的汽车数控仪表驱动系统的结构框图；
图2是本发明实施例提供的汽车数控仪表驱动系统的工作流程图；
图3是本发明实施例提供的仪表控制数据获取方式模块的工作流程图；
图4是本发明实施例提供的仪表目标距离计算模块、起动门限计算模块、软停门限计算模块的工作流程图；
图5是本发明实施例提供的仪表起动控制模块的工作流程图；
图6是本发明实施例提供的仪表PID控制模块的工作流程图；
图7是本发明实施例提供的仪表软停控制模块的工作流程图；
图8是本发明实施例提供的仪表PWM驱动控制模块的工作流程图。
图中：11、仪表控制数据获取方式模块；12、仪表目标距离计算模块；13、起动门限计算模块；14、软停门限计算模块；15、仪表起动控制模块；16、仪表PID控制模块；17、仪表软停控制模块；18、仪表PWM驱动控制模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
图1示出了本发明实施例提供的汽车数控仪表驱动系统的结构。为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。
该汽车数控仪表驱动系统包括：
仪表控制数据获取方式模块11，用于获取设定的数据获取方式，并通过设定的数据获取方式获取仪表控制数据；
仪表目标距离计算模块12，与仪表控制数据获取方式模块11相连接，用于根据仪表控制数据获取方式模块11获取的仪表控制数据以及目前仪表指针所在位置，计算仪表指针到目标位置的距离值；
起动门限计算模块13，与仪表目标距离计算模块12相连接，用于根据仪表目标距离计算模块12计算的仪表指针到目标位置的距离值确定仪表起动门限参数值；
软停门限计算模块14，与仪表目标距离计算模块12相连接，用于根据仪表目标距离计算模块12计算的仪表指针到目标位置的距离值确定仪表软停门限参数值；
仪表起动控制模块15，与起动门限计算模块13及软停门限计算模块14相连接，用于以仪表起动力矩较大为特征，在起动过程中采用较大功率PWM输出控制及柔性的控制算法，计算出仪表指针实现精确平滑起动的驱动数据；
仪表PID控制模块16，与起动门限计算模块13及软停门限计算模块14相连接，用于采用PID算法计算仪表高速平滑运动到目标位置的驱动数据；
仪表软停控制模块17，与起动门限计算模块13及软停门限计算模块14相连接，用于结合当前仪表速度，通过查表的方式获取仪表驱动数据；
仪表PWM驱动控制模块18，与仪表起动控制模块15、仪表PID控制模块16及仪表软停控制模块17相连接，用于根据仪表起动控制模块15、仪表PID控制模块16及仪表软停控制模块17所获得的仪表驱动数据，以PWM的方式实现对仪表步进电机的控制。
在本发明实施例中，仪表控制数据获取方式模块11获取数据时，可通过MCU本地采集信息完成，也可通过CAN总线直接获取。
在本发明实施例中，仪表控制数据获取方式模块11获取数据时，数据可通过MCU根据设定进行选择，如果设定获取方式无效，MCU自动通过备用方案获取数据。
在本发明实施例中，起动门限计算模块13及软停门限计算模块14根据仪表目标距离计算模块12计算的仪表指针到目标位置的距离值实时、动态地计算起动门限参数值及软停门限参数值。
在本发明实施例中，仪表起动控制模块15根据仪表启动门限以及仪表当前速度确定MCU需要输出PWM的频率和占空比。
在本发明实施例中，仪表PID控制模块16根据计算的仪表启动门限、软停门限、目标距离及仪表当前速度，通过PID算法确定MCU需要输出PWM的频率和占空比。
在本发明实施例中，仪表软停控制模块17根据计算的仪表软停门限、目标距离及仪表当前速度，通过查表确定MCU需要输出PWM的频率和占空比。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
本发明涉及一种基于CAN总线技术的汽车数控仪表驱动系统，可通过CAN总线获取仪表控制数据，也可以通过仪表MCU采集获取仪表控制数据，采用一主一备获取仪表控制数据方式的控制方法以保证数据的可靠性和实时性，两种获取数据的方法可以相互自动切换并可以设定其中的一种方法具有优先权；根据仪表目标位置和当前位置的相互关系，实时计算仪表相关控制门限值，并根据仪表当前速度确定仪表控制算法，仪表步进电机采用PWM控制方式。仪表启动过程中速度低于约定值时，采用大功率PWM驱动，启动完成后采用PID控制算法驱动，仪表接近目标位置时采用查表控制方式，以使仪表响应更及时，运动时协调性更好，以提高仪表指示的准确性和可观赏性。
图2示出了本发明实施例提供的汽车数控仪表驱动系统的工作流程；
图3示出了本发明实施例提供的仪表控制数据获取方式模块的工作流程；
图4示出了本发明实施例提供的仪表目标距离计算模块、起动门限计算模块、软停门限计算模块的工作流程；
图5示出了本发明实施例提供的仪表起动控制模块的工作流程；
图6示出了本发明实施例提供的仪表PID控制模块的工作流程；
图7示出了本发明实施例提供的仪表软停控制模块的工作流程；
图8示出了本发明实施例提供的仪表PWM驱动控制模块的工作流程。
该基于CAN总线技术的汽车数控仪表驱动方法，包括仪表控制数据获取方式模块11、仪表目标距离计算模块12、起动门限计算模块13、软停门限计算模块14、仪表起动控制模块15，仪表PID控制模块16，仪表软停控制模块17及仪表PWM驱动控制模块18；
仪表控制数据获取方式模块11通过获取设定想要的数据获取方式，并通过该方式获取仪表控制数据；
仪表目标距离计算模块12、起动门限计算模块13及软停门限计算模块14根据所获取的仪表控制数据以及目前仪表指针所在位置，计算仪表指针到目标位置的距离值，并根据该距离值实时确定仪表起动门限和仪表软停门限参数值；
仪表起动控制模块15以仪表起动力矩较大为特征，在起动过程中采用较大功率PWM输出控制，以及柔性的控制算法，计算出仪表指针实现精确平滑起动的驱动数据；
仪表PID控制模块16采用PID算法，实现仪表高速平滑运动到目标位置的驱动数据计算；
仪表软停控制模块17结合当前仪表速度，通过查表的方式获取仪表驱动数据；
仪表PWM驱动控制模块18根据上面仪表起动控制模块15、仪表PID控制模块16或仪表软停控制模块17获取的仪表驱动数据，以PWM的方式实现对仪表电机的控制。
仪表控制数据获取方式模块11一方面通过MCU本地采集信息完成，一方面通过CAN总线直接从总线上获取，同时数据获取方式可通过MCU根据设定进行选择，如果设定获取方式无效，MCU自动通过备用方案获取数据。
起动门限计算模块13和软停门限计算模块14模块根据目标距离的计算动态的计算指针起动门限和软停门限。
仪表起动控制模块15根据仪表启动门限以及仪表当前速度确定MCU需要输出PWM的频率和占空比。
仪表PID控制模块16根据计算的仪表启动门限、软停门限、目标距离及仪表当前速度，通过PID算法，确定MCU需要输出PWM的频率和占空比。
仪表软停控制模块17根据计算的仪表软停门限、目标距离及仪表当前速度，通过查表确定MCU需要输出PWM的频率和占空比。
仪表起动控制模块15、仪表PID控制模块16及仪表软停控制模块17所确定的PWM的频率和占空比，由MCU输出对应PWM的频率和占空比控制仪表步进电机运行。
本发明实施例提供的汽车数控仪表驱动系统，仪表控制数据获取方式模块11获取设定的数据获取方式，并通过设定的数据获取方式获取仪表控制数据，仪表目标距离计算模块12根据仪表控制数据获取方式模块11获取的仪表控制数据以及目前仪表指针所在位置，计算仪表指针到目标位置的距离值，起动门限计算模块13根据仪表指针到目标位置的距离值确定仪表起动门限参数值，软停门限计算模块14根据仪表指针到目标位置的距离值确定仪表软停门限参数值，仪表起动控制模块15以仪表起动力矩较大为特征，在起动过程中采用较大功率PWM输出控制及柔性的控制算法，计算出仪表指针实现精确平滑起动的驱动数据，仪表PID控制模块16采用PID算法计算仪表高速平滑运动到目标位置的驱动数据，仪表软停控制模块17结合当前仪表速度，通过查表的方式获取仪表驱动数据，仪表PWM驱动控制模块18根据仪表起动控制模块15、仪表PID控制模块16及仪表软停控制模块17所获得的仪表驱动数据，以PWM的方式实现对仪表步进电机的控制；该汽车数控仪表驱动系统可通过CAN总线获取仪表控制数据，也可通过仪表MCU采集获取仪表控制数据，采用一主一备获取仪表控制数据方式的控制方法，保证了数据的可靠性和实时性，两种获取数据的方法可相互自动切换并可设定其中的一种方法具有优先权；根据仪表目标位置和当前位置的相互关系，实时计算仪表相关控制门限值，并根据仪表当前速度确定仪表控制算法，仪表步进电机采用PWM控制方式，仪表启动过程中速度低于约定值时，采用大功率PWM驱动，启动完成后采用PID控制算法驱动，仪表接近目标位置时采用查表控制方式，以使仪表响应更及时，运动时协调性更好，提高了仪表指示的准确性，具有较强的推广与应用价值。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种汽车数控仪表驱动系统，其特征在于，该汽车数控仪表驱动系统包括：
仪表控制数据获取方式模块，用于获取设定的数据获取方式，并通过设定的数据获取方式获取仪表控制数据；
仪表目标距离计算模块，与所述仪表控制数据获取方式模块相连接，用于根据所述仪表控制数据获取方式模块获取的仪表控制数据以及目前仪表指针所在位置，计算仪表指针到目标位置的距离值；
起动门限计算模块，与所述仪表目标距离计算模块相连接，用于根据所述仪表目标距离计算模块计算的仪表指针到目标位置的距离值确定仪表起动门限参数值；
软停门限计算模块，与所述仪表目标距离计算模块相连接，用于根据所述仪表目标距离计算模块计算的仪表指针到目标位置的距离值确定仪表软停门限参数值；
仪表起动控制模块，与所述起动门限计算模块及软停门限计算模块相连接，用于以仪表起动力矩较大为特征，在起动过程中采用较大功率PWM输出控制及柔性的控制算法，计算出仪表指针实现精确平滑起动的驱动数据；
仪表PID控制模块，与所述起动门限计算模块及软停门限计算模块相连接，用于采用PID算法计算仪表高速平滑运动到目标位置的驱动数据；
仪表软停控制模块，与所述起动门限计算模块及软停门限计算模块相连接，用于结合当前仪表速度，通过查表的方式获取仪表驱动数据；
仪表PWM驱动控制模块，与所述仪表起动控制模块、仪表PID控制模块及仪表软停控制模块相连接，用于根据所述仪表起动控制模块、仪表PID控制模块及仪表软停控制模块所获得的仪表驱动数据，以PWM的方式实现对仪表步进电机的控制。
2.如权利要求1所述的汽车数控仪表驱动系统，其特征在于，所述仪表控制数据获取方式模块获取数据时，可通过MCU本地采集信息完成，也可通过CAN总线直接获取。
3.如权利要求1所述的汽车数控仪表驱动系统，其特征在于，所述仪表控制数据获取方式模块获取数据时，数据可通过MCU根据设定进行选择，如果设定获取方式无效，MCU自动通过备用方案获取数据。
4.如权利要求1所述的汽车数控仪表驱动系统，其特征在于，所述起动门限计算模块及软停门限计算模块根据仪表目标距离计算模块计算的仪表指针到目标位置的距离值实时、动态地计算起动门限参数值及软停门限参数值。
5.如权利要求1所述的汽车数控仪表驱动系统，其特征在于，所述仪表起动控制模块根据仪表起动门限以及仪表当前速度确定MCU需要输出PWM的频率和占空比。
6.如权利要求1所述的汽车数控仪表驱动系统，其特征在于，所述仪表PID控制模块根据计算的仪表起动门限、软停门限、目标距离及仪表当前速度，通过PID算法确定MCU需要输出PWM的频率和占空比。
7.如权利要求1所述的汽车数控仪表驱动系统，其特征在于，所述仪表软停控制模块根据计算的仪表软停门限、目标距离及仪表当前速度，通过查表确定MCU需要输出PWM的频率和占空比。
8.如权利要求1所述的汽车数控仪表驱动系统，其特征在于，该汽车数控仪表驱动系统根据仪表目标位置和当前位置的相互关系，实时计算仪表相关控制门限值，并根据仪表当前速度确定仪表控制算法。
9.如权利要求7所述的汽车数控仪表驱动系统，其特征在于，仪表步进电机采用PWM控制方式，仪表启动过程中速度低于约定值时，采用大功率PWM驱动，启动完成后采用PID控制算法驱动，仪表接近目标位置时，采用查表控制方式。
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