基于方波脉冲信号的负载设备控制方法、装置和系统

摘要

本发明涉及一种基于方波脉冲信号的负载设备控制方法、装置和系统，方法包括以下步骤：获取各传感器对应输出的各路方波脉冲信号；将各路方波脉冲信号进行倍频处理，得到一路多倍频方波脉冲信号；其中多倍频方波脉冲信号的倍频数目等于各路方波脉冲信号的路数；将多倍频方波脉冲信号根据预设的数值进行脉冲细分，并利用细分后的多倍频方波脉冲信号对负载设备进行位置和速度控制。上述的基于方波脉冲信号的负载设备控制方法对每一路方波信号进行倍频处理以及细分处理后，利用细分后的方波脉冲信号能更加精确地确定负载设备的位置以及运行速度，便于对其进行位置和速度控制。

权利要求

1.一种基于方波脉冲信号的负载设备控制方法，各传感器设于负载设备中，其中所述各传感器用于检测所述负载设备的运动并对应输出各路方波脉冲信号；其特征在于，所述方法包括以下步骤：获取所述各传感器对应输出的各路方波脉冲信号；

将各路所述方波脉冲信号进行倍频处理，得到一路多倍频方波脉冲信号；其中所述多倍频方波脉冲信号的倍频数目等于各路所述方波脉冲信号的路数；

将所述多倍频方波脉冲信号根据预设的数值进行脉冲细分，并利用细分后的所述多倍频方波脉冲信号对所述负载设备进行位置和速度控制；

其中，各路所述方波脉冲信号进行倍频处理，得到一路多倍频方波脉冲信号包括以下步骤：根据输入的所述方波脉冲信号生成CR_DW信号，所述CR_DW信号用于判断输出的所述多倍频方波脉冲信号的方向性；

根据所述CR_DW信号输出对应方向的所述多倍频方波脉冲信号。

2.根据权利要求1所述的基于方波脉冲信号的负载设备控制方法，其特征在于，在将各路所述方波脉冲信号进行倍频处理，得到一路多倍频方波脉冲信号的步骤中，包括：分别采集每一路所述方波脉冲信号每一个脉冲上升沿和下降沿；

根据采集的每一个所述脉冲上升沿和下降沿将每一路所述方波脉冲信号叠加处理，得到一路多倍频方波脉冲信号。

3.根据权利要求1或2所述的基于方波脉冲信号的负载设备控制方法，其特征在于，将各路所述方波脉冲信号进行倍频处理的步骤之前，包括：对各路所述方波脉冲信号进行信号转换及去噪处理。

4.一种基于方波脉冲信号的负载设备控制装置，各传感器设于负载设备中，其中所述各传感器用于检测所述负载设备的运动并对应输出各路方波脉冲信号；其特征在于，所述装置包括：信号获取模块，用于获取各传感器对应输出的各路方波脉冲信号；

多倍频信号获得模块，用于将各路所述方波脉冲信号进行倍频处理，得到一路多倍频方波脉冲信号；其中所述多倍频方波脉冲信号的倍频数目等于各路所述方波脉冲信号的路数；还用于根据输入的所述方波脉冲信号生成CR_DW信号，所述CR_DW信号用于判断输出的所述多倍频方波脉冲信号的方向性；根据所述CR_DW信号输出对应方向的所述多倍频方波脉冲信号；

脉冲细分模块，用于将所述多倍频方波脉冲信号根据预设的数值进行脉冲细分；

脉冲发送模块，用于将细分后的所述多倍频方波脉冲信号发送至与所述负载设备连接的驱动器；

设备控制模块，用于利用细分后的所述多倍频方波脉冲信号对所述负载设备进行位置和速度控制。

5.一种基于方波脉冲信号的负载设备控制系统，其特征在于，包括：无刷电机和控制装置，其中所述无刷电机上设置有多个霍尔传感器；

每一个所述霍尔传感器用于采集所述无刷电机的转动信号并对应输出的方波脉冲信号，并将所述方波脉冲信号传输至所述控制装置；

所述控制装置用于执行权利要求1-3任一项所述的基于方波脉冲信号的负载设备控制方法。

6.根据权利要求5所述的基于方波脉冲信号的负载设备控制系统，其特征在于，还包括：调理电路；

所述调理电路用于接收每一个所述霍尔传感器输出的所述方波脉冲信号，对所述方波脉冲信号进行信号转换以及去噪处理，并将处理后的所述方波脉冲信号传输至所述控制装置。

7.根据权利要求5或6所述的基于方波脉冲信号的负载设备控制系统，其特征在于，所述控制装置包括倍频模块、脉宽测量模块、缓存模块和脉冲发生模块；其中所述倍频模块、所述脉宽测量模块、所述缓存模块和所述脉冲发生模块依次连接；

所述倍频模块用于将每一个所述霍尔传感器输出的所述方波脉冲信号进行倍频处理，得到一路多倍频方波脉冲信号；

所述脉宽测量模块用于检测所述多倍频方波脉冲信号任意相邻两次信号变化的时间周期，并将所述时间周期寄存至所述缓存模块；

所述缓存模块用于寄存所述时间周期以及在所述脉冲发生模块输出脉冲时进行脉冲计算；

所述脉冲发生模块用于根据所述时间周期内输出与预设的数值相对应的细分脉冲信号至与所述负载设备连接的驱动器，其中所述细分脉冲信号用于指示所述驱动器对所述负载设备进行位置和速度控制。

8.根据权利要求7所述的基于方波脉冲信号的负载设备控制系统，其特征在于，所述控制装置为CPLD可编程器件、FPGA阵列以及MCU中的任意一种。

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-3任意一项所述方法的步骤。

10.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-3任意一项所述方法的步骤。

说明书

基于方波脉冲信号的负载设备控制方法、装置和系统

技术领域

[0001] 本发明涉及信号处理技术领域，特别是涉及一种基于方波脉冲信号的负载设备控制方法、装置和系统。

背景技术

[0002] 方波脉冲信号是一种矩形的离散信号，其波形之间在时间轴不连续，即是一种高电平与低电平间隔分布且呈周期性分布的信号。方波脉冲信号可以用来表示信息，也可以用来作为载波，在控制领域中驱动器通常采用负载设备上设备的传感器根据负载设备转动产生的方波脉冲信号来判断判断负载设备的大体位置以及运转速度，(例如无刷电机以及增量式编码器等转动其上设置的传感器会产生方波脉冲信号，可以根据方波脉冲信号特性来确定无刷电机或增量式编码器转动的大体方向以及速度)。然而，通常情况下负载设备会设置多个传感器，负载设备在转动时，多个传感器也将产生多路方波脉冲信号，且每路方波脉冲信号呈相差分布，根据多路方波脉冲信号的分布特性，可以大体确定负载设备转动的速度以及位置，但无法对其进行精准速度控制以及定位(例如驱动器无法精准确定无刷电机中定子与转子之间的相对位置，进而无法对其进行精确速度和位置控制)。

发明内容

[0003] 基于此，有必要针对目前的多路方波脉冲信号定位无法对负载设备进行精确速度和位置控制的问题，提供一种基于方波脉冲信号的负载设备控制方法、装置及系统。

[0004] 一方面本发明实施例提供了一种基于方波脉冲信号的负载设备控制方法，各传感器设于负载设备中，其中所述各传感器用于检测所述负载设备的运动并对应输出各路方波脉冲信号；所述方法包括以下步骤：

[0005] 获取各传感器对应输出的各路方波脉冲信号；

[0006] 将各路所述方波脉冲信号进行倍频处理，得到一路多倍频方波脉冲信号；其中所述多倍频方波脉冲信号的倍频数目等于各路所述方波脉冲信号的路数；

[0007] 将所述多倍频方波脉冲信号根据预设的数值进行脉冲细分，

[0008] 利用细分后的所述多倍频方波脉冲信号对所述负载设备进行位置和速度控制。

[0009] 一种集成电路电路动态输出性能测定装置，各传感器设于负载设备中，其中所述各传感器用于检测所述负载设备的运动并对应输出各路方波脉冲信号；所述装置包括：

[0010] 信号获取模块，用于获取各传感器对应输出的各路方波脉冲信号；

[0011] 多倍频信号获得模块，用于将各路所述方波脉冲信号进行倍频处理，得到一路多倍频方波脉冲信号；其中所述多倍频方波脉冲信号的倍频数目等于各路所述方波脉冲信号的路数；

[0012] 脉冲细分模块，用于将所述多倍频方波脉冲信号根据预设的数值进行脉冲细分；

[0013] 脉冲发送模块，用于将细分后的所述多倍频方波脉冲信号发送至与所述负载设备连接的驱动器；

[0014] 设备控制模块，用于利用细分后的所述多倍频方波脉冲信号对所述负载设备进行位置和速度控制。

[0015] 一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下方法的步骤：

[0016] 获取各传感器对应输出的各路方波脉冲信号；

[0017] 将各路所述方波脉冲信号进行倍频处理，得到一路多倍频方波脉冲信号；其中所述多倍频方波脉冲信号的倍频数目等于各路所述方波脉冲信号的路数；

[0018] 将所述多倍频方波脉冲信号根据预设的数值进行脉冲细分，

[0019] 利用细分后的所述多倍频方波脉冲信号对所述负载设备进行位置和速度控制。

[0020] 一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下方法的步骤：

[0021] 获取各传感器对应输出的各路方波脉冲信号；

[0022] 将各路所述方波脉冲信号进行倍频处理，得到一路多倍频方波脉冲信号；其中所述多倍频方波脉冲信号的倍频数目等于各路所述方波脉冲信号的路数；

[0023] 将所述多倍频方波脉冲信号根据预设的数值进行脉冲细分，

[0024] 利用细分后的所述多倍频方波脉冲信号对所述负载设备进行位置和速度控制。

[0025] 上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

[0026] 上述的基于方波脉冲信号的负载设备控制方法和装置，首先，获取多路方波脉冲信号，对多路方波脉冲信号进行倍频处理，将多路方波脉冲信号合并成一路多倍频方波脉冲信号，然后根据预设的数值对多倍频方波脉冲信号进行脉冲细分(即将一个宽频方波脉冲分成多个窄频方波脉冲)，然后将细分后的脉冲信号发送至与负载设备连接的驱动装置，驱动装置就可以根据细分后的脉冲信号确定负载装置的位置以及速度。上述的基于方波脉冲信号的负载设备控制方法将多路方波脉冲信号进行细分处理，由于每一路方波脉冲信号能反应负载装置的运行大致位置以及运行速度，因此，对每一路方波信号进行倍频处理以及细分处理后，利用细分后的方波脉冲信号能更加精确地确定负载设备的位置以及运行速度，便于对其进行位置和速度控制。

[0027] 另一方面，根据上述的基于方波脉冲信号的负载设备控制方法和装置，本发明还提高了一种基于方波脉冲信号的负载设备控制系统。

[0028] 一种基于方波脉冲信号的负载设备控制系统，其特征在于，包括：无刷电机和处理器，其中所述无刷电机上设置有多个霍尔传感器；

[0029] 每一个所述霍尔传感器用于采集所述无刷电机输出的方波脉冲信号，并将所述方波脉冲信号传输至所述处理器；

[0030] 所述处理器用于执行所述的基于方波脉冲信号的负载设备控制方法。

[0031] 上述的基于方波脉冲信号的负载设备控制系统，由于采用了上述的基于方波脉冲信号的负载设备控制方法，如此，具有能更加精确地确定负载设备的位置以及运行速度，便于对其进行位置和速度控制。

附图说明

[0032] 图1为本发明的基于方波脉冲信号的负载设备控制方法在其中一个实施例中的流程示意图；

[0033] 图2为本发明的基于方波脉冲信号的负载设备控制方法在其中一个实施例中的流程示意图；

[0034] 图3为本发明的基于方波脉冲信号的负载设备控制方法在其中一个实施例中的流程示意图；

[0035] 图4为本发明的基于方波脉冲信号的负载设备控制装置在其中一个实施例的结构示意图；

[0036] 图5为本发明的基于方波脉冲信号的负载设备控制装置在其中一个实施例的结构示意图；

[0037] 图6为本发明的基于方波脉冲信号的负载设备控制系统在其中一个实施例中的流程示意图；

[0038] 图7为本发明的基于方波脉冲信号的负载设备控制系统在其中一个实施例中的流程示意图；

[0039] 图8为本发明的无刷电机的输出方波脉冲信号的流程示意图；

[0040] 图9为本发明的基于方波脉冲信号的负载设备控制系统的倍频模块在其中一个实施例中的结构示意图；

[0041] 图10为本发明的基于方波脉冲信号的负载设备控制系统的脉宽测定模块在其中一个实施例中的结构示意图；

[0042] 图11为本发明的基于方波脉冲信号的负载设备控制系统的缓存模块在其中一个实施例中的结构示意图；

[0043] 图12为本发明的基于方波脉冲信号的负载设备控制系统的缓存模块在其中一个实施例中的流程示意图；

[0044] 图13为本发明的基于方波脉冲信号的负载设备控制系统的细分后的方波脉冲结构示意图；

[0045] 图14为本发明的基于方波脉冲信号的负载设备控制系统的脉冲发生模块在其中一个实施例中的结构示意图；

[0046] 图15为本发明的计算机设备在其中一个实施例中的结构示意图。

具体实施方式

[0047] 下面将结合较佳实施例及附图对本发明的内容作进一步详细描述。显然，下文所描述的实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应当说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

[0048] 图1为本发明的基于方波脉冲信号的负载设备控制方法在一个实施例中的流程示意图，如图1所示，本发明实施例中的基于方波脉冲信号的负载设备控制方法，各传感器设于负载设备中，其中所述各传感器用于检测所述负载设备的运动并对应输出各路方波脉冲信号，所述方法包括以下步骤：

[0049] 步骤S110，获取各传感器对应输出的各路方波脉冲信号。

[0050] 具体地，负载设备上通常在工作(通常是运转时)时，负载设备上设置的传感器根据负载设备的运动会产生方波脉冲信号，利用方波脉冲信号来表示负载设备运转的角度以及运转的速度，以便驱动器根据这个方波脉冲信号判断其运转的相关信息进而对其进行控制。为了获得这些方波脉冲信号，通常在负载设备上设置多个传感器，其中每一个传感器用来采集每一路输出的方波脉冲信号。在本实施例中，首先获取各传感器对应输出的各路方波脉冲信号。

[0051] 步骤S120，将各路方波脉冲信号进行倍频处理，得到一路多倍频方波脉冲信号；其中多倍频方波脉冲信号的倍频数目等于各路方波脉冲信号的路数。

[0052] 倍频处理是指对输入信号进行处理，将处理后的信号进行输出，使输出信号等于输入信号的整数倍。例如，输入频率为fi，则输出频率为fo＝nfi，n表示系数，可以为任意正整数，称倍频次数。在本实施例中，将获取得到的各路方波脉冲信号进行倍频处理，得到一路多倍频方波脉冲信号，其中这一路多倍频方波脉冲信号的倍频数目等于各路方波脉冲信号的路数，即有几路方波脉冲信号就生成一路几倍频方波脉冲信号。

[0053] 为了便于理解，给出一个详细的实施例。负载设备中有m(m为正整数)个传感器，每一个传感器都输出一路方波脉冲信号，即有m路方波脉冲信号，对3路方波脉冲信号进行倍频处理，将m路脉冲信号转化生成一路m倍频方波脉冲信号。

[0054] 步骤S130，将多倍频方波脉冲信号根据预设的数值进行脉冲细分，并利用细分后的多倍频方波脉冲信号发对负载设备进行位置和速度控制。

[0055] 具体地，所述预设的数值可以为任意正整数，用户可以根据实际需求设置。将多倍频方波信号按照预设的数值进行脉冲细分，即将多倍频宽波脉冲信号中每一个宽方波脉冲信号细分成多个窄方波脉冲信号，其中窄方波脉冲信号数目等于预设的数值，细分后的窄方波脉冲信号用于使驱动器对负载设备进行位置和速度控制。为了便于理解，给出一个详细的实施例，紧接上述的实施例例，预设的数值为k，将上述的m倍频方波信号中的每一个方波脉冲信号分成k个方波脉冲信号。负载设备原来转360度产生m个方波脉冲信号，即每转360/m度就产生一个方波脉冲信号，驱动器只要检测到一个方波信号就可以知晓负载设备转过了360/m度(即确定负载设备大体的位置)，现在将每个方波脉冲信号分成k个方波脉冲信号，驱动器就可以用k个方波脉冲信号控制负载设备转360/m度，便于对负载设备进行更加精准控制。

[0056] 另外，在对多倍频方波脉冲信号进行细分时，通常采用平均分配的方式，即将多倍频方波脉冲信号平均分配成多个窄脉冲方波脉冲信号。但也可以不采用平均分配方式，本领域技术人员也可以根据实际需求对多倍频方波脉冲信号进行细分。

[0057] 上述的基于方波脉冲信号的负载设备控制方法和装置，首先，获取多路方波脉冲信号，对多路方波脉冲信号进行倍频处理，将多路方波脉冲信号合并成一路多倍频方波脉冲信号，然后根据预设的数值对多倍频方波脉冲信号进行脉冲细分(即将一个宽频方波脉冲分成多个窄频方波脉冲)，然后将细分后的脉冲信号发送至与负载设备连接的驱动装置，驱动装置就可以根据细分后的脉冲信号确定负载装置的位置以及速度。上述的基于方波脉冲信号的负载设备控制方法将多路方波脉冲信号进行细分处理，由于每一路方波脉冲信号能反应负载装置的运行大致位置以及运行速度，因此，对每一路方波信号进行倍频处理以及细分处理后，利用细分后的方波脉冲信号能更加精确地确定负载设备的位置以及运行速度，便于对其进行位置和速度控制。

[0058] 在其中一个实施例中，如图2所示，在将各路方波脉冲信号进行倍频处理，得到一路多倍频方波脉冲信号的步骤中，包括：

[0059] 步骤S121，分别采集每一路方波脉冲信号每一个脉冲上升沿和下降沿；

[0060] 步骤S122，根据采集的每一个脉冲上升沿和下降沿将每一路方波脉冲信号叠加处理，得到一路多倍频方波脉冲信号。

[0061] 具体地，在将各路方波脉冲信号进行倍频处理时，识别每一路方波脉冲信号的上升沿和下降沿，然后按照上升沿和下降沿进行对应叠加处理，然后生成一路多倍频方波脉冲信号。采用上述倍频处理方式，可以快速而准确地得到一路多倍频方波脉冲信号。

[0062] 在其中一个实施例中，如图3所示，其特征在于，将各路方波脉冲信号进行倍频处理的步骤之前，包括：

[0063] 步骤S140，对各路方波脉冲信号进行信号转换及去噪处理。

[0064] 具体地，采用各传感器来采集各路方波脉冲信号，由于采集频率等差异等，采集得到的各路方波脉冲信号可能存在一定的差异，以及得到的方波脉冲信号也不是标准信号，很难直接对其倍频处理。另外，在数据采集过程中，存在着一些干扰信息，使得采集得到的各路方波信号也可能存在一些噪音。因此，在将各路方波脉冲信号进行倍频处理之前，对各路方波脉冲信号进行倍频处理，将各路方波脉冲信号转换成标准信号，使得得到的多倍频方波脉冲信号更加精确。

[0065] 根据上述本发明的基于方波脉冲信号的负载设备控制方法，本发明还提供一种基于方波脉冲信号的负载设备控制装置，下面结合附图及较佳实施例对本发明的基于方波脉冲信号的负载设备控制装置进行详细说明。

[0066] 图4为本发明的一种基于方波脉冲信号的负载设备控制装置在一个实施例中的结构示意图。如图4所示，该实施例中的基于方波脉冲信号的负载设备控制装置，各传感器设于负载设备中，其中所述各传感器用于检测所述负载设备的运动并对应输出各路方波脉冲信号；所述装置包括：

[0067] 信号获取模块10，用于获取各传感器对应输出的各路方波脉冲信号，其中每一个传感器用于采集负载设备输出方波脉冲信号；

[0068] 多倍频信号获得模块20，用于将各路方波脉冲信号进行倍频处理，得到一路多倍频方波脉冲信号；其中多倍频方波脉冲信号的倍频数目等于各路方波脉冲信号的路数；

[0069] 脉冲细分模块30，用于将多倍频方波脉冲信号根据预设的数值进行脉冲细分；

[0070] 脉冲发送模块40，用于将细分后的多倍频方波脉冲信号发送至与负载设备连接的驱动器；

[0071] 设备控制模块50，用于利用细分后的所述多倍频方波脉冲信号对所述负载设备进行位置和速度控制。

[0072] 在其中一个实施例中，如图5所示，还包括：上升和下降沿采集模块21；

[0073] 上升和下降沿采集模块21，用于分别采集每一路方波脉冲信号每一个脉冲上升沿和下降沿；

[0074] 所述多倍频脉冲信号获得模块20，用于根据采集的每一个所述脉冲上升沿和下降沿将每一路所述方波脉冲信号叠加处理，得到一路多倍频方波脉冲信号。

[0075] 在其中一个实施例中，如图5所示，还包括：

[0076] 去噪模块60，用于对各路方波脉冲信号进行信号转换及去噪处理。

[0077] 上述基于方波脉冲信号的负载设备控制装置可执行本发明实施例所提供的基于方波脉冲信号的负载设备控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。至于其中各个功能模块所执行的处理方法，例如信号获取模块10、多倍频信号获得模块20、脉冲细分模块30以及去噪模块60等，可参照上述方法实施例中的描述，此处不再进行赘述。

[0078] 根据上述本发明的基于方波脉冲信号的负载设备控制方法和装置，本发明还提供一种基于方波脉冲信号的负载设备控制系统，下面结合附图及较佳实施例对本发明的集成电路电路动态输出性能测定系统进行详细说明。

[0079] 图6为本发明的一种基于方波脉冲信号的负载设备控制系统在一个实施例中的结构示意图。如图6所示，该实施例中的基于方波脉冲信号的负载设备控制系统，包括：无刷电机100和控制装置200，其中无刷电机100上设置有多个霍尔传感器；

[0080] 每一个霍尔传感器用于采集无刷电机输出的方波脉冲信号，并将方波脉冲信号传输至控制装置200；控制装置200用于执行基于方波脉冲信号的负载设备控制方法中任意一实施例中的方法步骤。

[0081] 具体地，无刷电机100由电动机主体和驱动器组成，是一种机电一体化的设备，其中无刷电机以自控式运行的，因此不会像变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。无刷电机因其运行噪音低、寿命长且易于维修等特点广泛地用于医疗器械、家用电器以及电动车等多个领域。由于成本及应用环境的原因，常用的无刷电机一般仅配有霍尔传感器作为位置与速度的参考信号，霍尔传感器的数量一般是3个(也可以大于3个)，且均匀地安装于无刷电机中，当电机每转一圈，3个霍尔传感器中每一个霍尔传感器仅输出一路方波脉冲信号，且每路脉冲间相差120°的相位，因此驱动器无法精确地确定无刷电机定子与转子间的相对位置，特别是加速与减速过程中，无法对其进行精确速度与位置控制，从而限制了无刷直流电机的动态性能与应用。另外，由于无法确定定子与转子间的相对位置，一般无刷电机在加减速过程中普遍地采用方波驱动电机，造成电机速度波动大，电磁转矩不均匀，同时也会给与无刷电机连接的负载造成一定的机械冲击，从而影响负载的精度与结构。

[0082] 在本实施例中，提供了一种基于方波脉冲信号的负载设备控制系统，包括无刷电机100和控制装置200，其中无刷电机100中设置有多个霍尔传感器，每一个霍尔传感器用于采集无刷电机在运转过程中输出的方波脉冲信号，然后将方波脉冲信号传输至控制装置。控制装置接收各个霍尔传感器采集的方波脉冲信号，得到各路方波脉冲信号，并对各路方波脉冲信号进行倍频处理，得到一路多倍频方波脉冲信号；在对一路多倍频方波脉冲信号中每一个方波脉冲信号按照预设的数值进行细分处理，即将多倍频方波脉冲信号中每一个方波脉冲信号细分生成多个方波脉冲信号，其中方波脉冲信号的数目与预设的数值相等。
在多倍频方波脉冲信号细分完成后，控制装置根据细分后的脉冲信号来确定无刷电机定子和转子的相对位置，从而完成对无刷电机的精准控制。

[0083] 在其中一个实施例中，如图7所示，还包括：调理电路300；调理电路300用于接收每一个霍尔传感器输出的方波脉冲信号，对方波脉冲信号进行信号转换以及去噪处理，并将处理后的方波脉冲信号传输至控制装置200。

[0084] 具体地，由于采用多个霍尔传感器来采集各路方波脉冲信号，由于采集频率等差异等，采集得到的各路方波脉冲信号可能存在一定的差异，以及得到的方波脉冲信号也不是标准信号，很难直接对其倍频处理。另外，在数据采集过程中，存在着一些干扰信息，使得采集得到的各路方波信号也可能存在一些噪音。因此，在将各路方波脉冲信号进行倍频处理之前，对各路方波脉冲信号进行倍频处理，将各路方波脉冲信号转换成标准信号，使得得到的多倍频方波脉冲信号更加精确。

[0085] 在其中一个实施例中，如图7所示，控制装置包括倍频模块201、脉宽测量模块202、缓存模块203和脉冲发生模块204；其中倍频模块201、脉宽测量模块202、缓存模块203和脉冲发生模块204依次连接；倍频模块201用于将每一个霍尔传感器输出的方波脉冲信号进行倍频处理，得到一路多倍频方波脉冲信号；脉宽测量模块202用于检测多倍频方波脉冲信号任意相邻两次信号变化的时间周期，并将时间周期寄存至缓存模块；

[0086] 缓存模块203用于寄存时间周期以及在脉冲发生器输出脉冲时进行脉冲计算；脉冲发生模块204用于根据时间周期输出与预设的数值相对应的细分脉冲信号至与负载设备连接的驱动器，其中细分脉冲信号用于指示驱动器对负载设备进行位置和速度控制。

[0087] 具体地，如图7所示，倍频模块201先获取每一路方波脉冲信号并对其进行存储，然后对每一路方波脉冲信号进行倍频处理。在一种可选的实施方式中，无刷电机中设置3个霍尔传感器(分别记为霍尔传感器A、霍尔传感器B和霍尔传感器C)，每个霍尔传感器采集一路方波脉冲信号，即一共有3路方波脉冲信号(分别记为A方波脉冲信号、B方波脉冲信号和C方波脉冲信号)，且每一路方波脉冲信号相差120°；另外，倍频模块为3倍频模块，如图8所示，3倍频模块负责捕捉3路互差120°的1脉冲/圈(即无刷电机转动1圈)的上升沿与下降沿，并转化为1路3脉冲/圈的脉冲。另外，3倍频模块还可以输出CR_DW信号，其中CR_DW信号用于判断输出的方波脉冲信号的方向性(即方波脉冲信号是正向还是反向)。具体地，3倍频模块在获取每一路方波脉冲信号时，采用寄存器与计数器的方式，首先初始化寄存器和计数器，在检测到霍尔传感器换相时，以及在无刷电机运顺时针运动时，则CR_DW为1，输出正向方波脉冲信号；在检测到霍尔传感器换相时，以及无刷电机逆时针运动时，则CR_DW为0，则输出反向方波脉冲信号；在霍尔传感器未换相时，则输出反向方波脉冲信号。即3倍频模块检测输入的霍尔传感器信号，当信号发生变化时进入方向判断，输出方向判断信号并将输出信号进行反转(如图9所示)。

[0088] 脉宽测量模块用于检测多倍频方波脉冲信号任意相邻两次信号变化的时间周期，并将时间周期寄存至缓存模块。可选地，当倍频模块为3倍频模块时，则多倍频方波脉冲信号则为3倍频方波脉冲信号，则脉宽测量模块主要用于检测3倍频方波脉冲两次信号变化间的时间周期。在本实施例中，如图10所示，可采用寄存器与计算器的方式来检测3倍频方波脉冲信号，首先初始化寄存器与计算器，当检测到电平变化时，计数器C1开始计算，当检测到下一次电平变化时(即再次检测到电平变化)时，停止计算，并输出计数结果，且将C1清零。另外，寄存器将计数结果输出至缓存模块。即脉宽测量模块检测到3倍频信号发生变化后开始计数并在下次3倍频信号发生变化时输出当前计数结果，并将计数器复位开始下一轮的脉宽测量。计数输出结果将被保留2μs，2μs后清零。

[0089] 缓存模块，缓存模块用于寄存时间周期以及在脉冲发生器输出脉冲时进行脉冲计算。具体地，缓存模块中有多个存储空间，缓存模块将脉宽测量模块中每一个计数结果对应存储在缓存模块的一个存储空间中。在本实施例中，如图11所示，采用寄存器与计算器来缓存计算结果，其控制与状态信号分别为输入控制信号、输出控制信号与溢出信号，主要包括两部分，一部分是对数据输入(存储，即CI)，另一部分是对数据输出(读出，即CO)。其中输入过程：当检测到有输入数值时，存储器将输入指针指向下一位置，如果当前位置数值不为零，则输出溢出信号，并将输入的脉宽计数值放入当前存储空间，如果为零，则直接将结果放入当前存储空间，同时检查指针位置是否超过缓存空间，如果超过则复位回到第一存储单元；输出过程：同时检测输出控制信号，当控制信号有效时，检测当前输出指针指向存储空间的计数数值，如果该数值不为零，则进行输出，并在输出控制信号从有效转为无效时将该存储器的数值清零，并将输出指针指向下一存储单元，如果超出存储空间，则复位输出指针，使其指向第一个存储空间。如果当前存储空间为零，则将输出值为零，输出指针保持不变。

[0090] 具体地，如图12所示，首先初始化寄存器与计算器，判断输入是否为0，在输入为0时，判断当前输入单元是否为0，在当前输入单元为0，则存储溢出为0；在在当前输入单元不为0，则存储溢出为1；然后CI+1指针指向下一个输入单元，然后判断CI是否超出存储空间，在CI未超出存储空间返回第一步继续判断输入是否为0；在CI超出存储空间时，指针回归存储空间起始位置CI＝1。在输入不为0时，判断输出计数是否等于输入计数，在输出计数等于输入计数时，输出0，并将指针回归存储空间起始位置CO＝1；在输出计算不等于输入计数时，按照当前计算器数值输出，并判断输出控制是否从1—0？若否，将指针回归存储空间起始位置CO＝1；若是，将当前寄存器清零，然后CO+1，在CO+1超出存储空间时，将指针回归存储空间起始位置CO＝1。

[0091] 可选地，缓存模块为FIFO缓存模块，是一种先进先出的数据缓存器，他与普通存储器的区别是没有外部读写地址线，这样使用起来非常简单，只能顺序写入数据，顺序的读出数据，其数据地址由内部读写指针自动加1完成。采用FIFO缓存模块，可以有效保证先写入的数据先读出，有效避免在脉冲输出时脉冲顺序发生错误。

[0092] 脉冲发生模块用于根据时间周期输出与预设的数值相对应的细分脉冲信号至与负载设备连接的驱动器，其中细分脉冲信号用于指示驱动器对负载设备进行位置和速度控制(如图13)。在本实施例中，如图14所示，脉冲发生模块用于在每个周期检测Cp(即计算器的时钟脉冲)计数器是否为零。当Cp不为零时，判断条件是否满足条件其中CR为从缓存器中读出的脉宽计数值，N是需要倍频
的个数，floor函数为向下取整函数，mod函数为求模函数，如果满足上述条件时，输出高电平并将缓存模块的输出控制信号置为无效，执行Cp＝Cp-1。如果不满足上述条件，则输出低电平并将缓存模块的输出控制信号置为无效，执行Cp＝Cp-1；当Cp为零时，检测缓存模块的输出是否为0，如果为零则将缓存模块的输出控制信号置为有效，如果不为0，则将缓存模块的输出数字放入Cp与CR这两个寄存器，并将输出控制置为无效。

[0093] 采用上述的缓存器与计算器的方式可以方便完成对方波脉冲信号进行细分以及对细分后的方波脉冲进行输出。

[0094] 在其中一个实施例中，控制装置为CPLD可编程器件、FPGA阵列以及MCU中的任意一种。

[0095] CPLD(Complex Programmable Logic Device)，大规模复杂可编程逻辑器件，主要有逻辑单元、I/O单元和互连三部分组成，具有开发周期短、硬件升级方便，且具有非常良好的可控性。

[0096] FPGA(Field Programmable Gate Array-a programmable integrated circuit)，现场可编程门阵列，具有最高的逻辑密度、最丰富的特性和最高的性能。

[0097] MCU(Microcontroller Unit)，微控制单元，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机，是把中央处理器(Central Process Unit；CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制，使用非常方便。

[0098] 根据上述本发明的基于方波脉冲信号的负载设备控制方法、装置和系统，本发明还提供一种计算机设备，下面结合附图及较佳实施例对本发明的计算机可读存储介质进行详细说明。

[0099] 一种计算机设备150，包括存储器151、处理器152及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，处理器执行程序时可以实现本发明方法实施例中的所有方法步骤。

[0100] 上述计算机设备150中处理器152可执行本发明实施例所提供的基于方波脉冲信号的负载设备控制方法，具备执行方法相应的有益效果。可参照上述方法实施例中的描述，此处不再进行赘述

[0101] 根据上述本发明的基于方波脉冲信号的负载设备控制方法、装置、系统以及计算机设备，本发明还提供一种计算机可读存储介质，下面结合附图及较佳实施例对本发明的计算机可读存储介质进行详细说明。

[0102] 本发明实施例中的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时可以实现本发明方法实施例中的所有方法步骤。

[0103] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等”。

[0104] 上述计算机可读存储介质用于存储本发明实施例所提供的基于方波脉冲信号的负载设备控制方法的程序(指令)，其中执行该程序可以执行本发明实施例所提供的基于方波脉冲信号的负载设备控制方法，具备执行方法相应有益效果。可参照上述方法实施例中的描述，此处不再进行赘述。

[0105] 以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0106] 以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。