【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于體育器械，具體涉及一種網球發球機擠球輪控制系統及控制方法。
技術介紹
1、網球發球機作為一種提高網球訓練效率的重要設備，廣泛應用于專業訓練及業余愛好者的日常練習中。為了模擬真實的比賽情況，現代網球發球機不僅需要能夠發射不同速度的網球，還需具備調整球旋轉的能力。這要求內部驅動電機既要有足夠的力矩以實現高速發球(通常超過100km/h)，又要能在短時間內快速調整轉速來改變球的速度和旋轉類型。
2、當前市面上多數高性能網球發球機采用直流有刷電機作為動力源，這類電機以其較高的功率密度和較好的調速性能著稱。然而，由于這些電機在啟動時會消耗非常大的電流——20a左右，在額定電壓條件下——這對于供電系統構成了不小的挑戰。尤其是考慮到大多數網球發球機會被部署在室外環境中，并且傾向于使用可充電鋰電池作為電源，這就進一步限制了可以使用的電池容量與放電能力。一般情況下，受限于便攜性，所選用的鋰電池容量約為5000mah，支持最大3c放電率即15a的峰值電流輸出。因此，如何有效管理啟動階段的大電流成為設計中的關鍵問題之一。
3、針對上述挑戰，目前采取的一種常見策略是通過pwm(脈寬調制)技術對電機進行軟啟動處理。具體做法是在啟動初期僅提供較小占空比(例如20％)的pwm信號給電機，從而限制啟動電流水平；隨后隨著電機逐漸加速，逐步增加pwm信號的占空比直至達到目標運行狀態。這種方法雖然有助于緩解大電流沖擊帶來的不利影響，但也帶來了明顯的缺點：首先是啟動過程變得相當緩慢，通常從靜止加速至預設速度可能需要長達10秒到20
技術實現思路
1、為至少在一定程度上克服相關技術中存在的問題，本專利技術提供了一種網球發球機擠球輪控制系統及控制方法。
2、根據本專利技術實施例的第一方面，本專利技術提供了一種網球發球機擠球輪控制系統，其包括主控模塊以及與所述主控模塊連接的上輪電機模組和下輪電機模組；
3、所述主控模塊用于向所述上輪電機模組和下輪電機模組發送滿占空比pwm信號，以控制所述上輪電機模組中的擠球上輪電機和下輪電機模組中的擠球下輪電機開始啟動或加速；
4、所述上輪電機模組用于檢測擠球上輪電機的電流和轉速并發送給所述主控模塊，所述下輪電機模組用于檢測擠球下輪電機的電流和轉速并發送給所述主控模塊；
5、所述主控模塊用于根據接收到的擠球上輪電機的電流采用pid控制方式向所述上輪電機模組輸出所需占空比的pwm信號，以驅動擠球上輪電機運行；所述主控模塊還用于根據接收到的擠球下輪電機的電流采用pid控制方式向所述下輪電機模組輸出所需占空比的pwm信號，以驅動擠球下輪電機運行；
6、所述主控模塊還用于根據接收到的擠球上輪電機的轉速判斷擠球上輪電機是否已啟動或加速到上輪電機目標轉速，并根據接收到的擠球下輪電機的轉速判斷擠球下輪電機是否已啟動或加速到下輪電機目標轉速，進而根據判斷結果調節向所述上輪電機模組和下輪電機模組輸出的pwm信號。
7、根據本專利技術提供的網球發球機擠球輪控制系統，所述上輪電機模組包括第一輔控模塊、第一制動模塊、擠球上輪電機、上輪電流檢測模塊和上輪測速編碼器；
8、所述第一輔控模塊與主控模塊連接，用于接收所述主控模塊發送的pwm信號；所述第一輔控模塊與第一制動模塊和擠球上輪電機連接，用于控制所述擠球上輪電機運行，還用于通過所述第一制動模塊控制所述擠球上輪電機減速制動；所述上輪電流檢測模塊用于檢測所述擠球上輪電機的運行電流并發送給所述主控模塊，所述上輪測速編碼器用于檢測所述擠球上輪電機的轉速并發送給所述主控模塊。
9、進一步地，所述下輪電機模組包括第二輔控模塊、第二制動模塊、擠球下輪電機、下輪電流檢測模塊和下輪測速編碼器；
10、所述第二輔控模塊與主控模塊連接，用于接收所述主控模塊發送的pwm信號；所述第二輔控模塊與第二制動模塊和擠球下輪電機連接，用于控制所述擠球下輪電機運行，還用于通過所述第二制動模塊控制所述擠球下輪電機減速制動；所述下輪電流檢測模塊用于檢測所述擠球下輪電機的運行電流并發送給所述主控模塊，所述下輪測速編碼器用于檢測所述擠球下輪電機的轉速并發送給所述主控模塊。
11、進一步地，所述第一輔控模塊采用h半橋電路實現，所述第一制動模塊采用制動電路實現，所述上輪電流檢測模塊采用采樣放大電路實現。
12、更進一步地，所述h半橋電路包括第一場效應管和第二場效應管，所述第一場效應管的柵極與主控模塊的第一io口連接，其漏極與電機供電電源的正極連接，所述電機供電電源的負極接地，所述第一場效應管的源極與擠球上輪電機的一端以及第二場效應管的漏極連接；所述第二場效應管的柵極與主控模塊的第二io口連接，其源極與擠球上輪電機的另一端連接。
13、更進一步地，所述制動電路包括第三場效應管和制動電阻，所述第三場效應管的柵極與主控模塊的第三io口連接，其漏極通過所述制動電阻與第一場效應管的源極連接，所述第三場效應管的源極接地。
14、更進一步地，所述采樣放大電路包括采樣電阻和電流放大器，所述采樣電阻的一端與第二場效應管的源極連接，其另一端接地；所述電流放大器的兩個輸入端口分別對應與所述采樣電阻的兩端連接，其輸出端口與所述主控模塊的第四io口連接。
15、進一步地，所述主控模塊中配置有啟動程序和加速程序，所述啟動程序和加速程序的流程為：
16、向上輪電機模組和下輪電機模組輸出滿占空比pwm信號，以控制擠球上輪電機和擠球下輪電機開始啟動或開始加速；
17、接收上輪電流檢測模塊檢測到的擠球上輪電機的運行電流以及下輪電流檢測模塊檢測到的擠球下輪電機的運行電流；
18、根據接收到的運行電流，采用pid控制方式控制擠球上輪電機和擠球下輪電機的運行電流，輸出所需占空比的pwm信號，使得運行電流保持在預設的目標電流；
19、將所需占空比的pwm信號輸出至上輪電機模組和下輪電機模組，以利用所需占空比的pwm信號控制擠球上輪電機和擠球下輪電機的運行；
20、獲取上輪測速編碼器和下輪測速編碼器檢測到的擠球上輪電機和擠球下輪電機的轉速，當判斷獲取的轉速達到第一目標轉速時，則退出啟動或加速程序。
21、進一步地，所述主控模塊中配置有減速制動程序，所述減速制動程序的流程為：
22、關閉電機供電電源，控制打開第一制動模塊和第二制動模塊，電機電流通過第一制動模塊和第二制動模塊進行制動；
23、獲取上輪測速編碼器和下輪測速編碼器檢測到的擠球上輪電機和擠球下輪電機的轉速，當判斷獲取的轉速達到第二目標轉速時，則退出減速制動程序。
24、根據本專利技術實施例的第二方面，本專利技術還提供了一種基于上述任一項所述的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種網球發球機擠球輪控制系統，其特征在于，包括主控模塊以及與所述主控模塊連接的上輪電機模組和下輪電機模組；
2.根據權利要求1所述的網球發球機擠球輪控制系統，其特征在于，所述上輪電機模組包括第一輔控模塊、第一制動模塊、擠球上輪電機、上輪電流檢測模塊和上輪測速編碼器；
3.根據權利要求2所述的網球發球機擠球輪控制系統，其特征在于，所述下輪電機模組包括第二輔控模塊、第二制動模塊、擠球下輪電機、下輪電流檢測模塊和下輪測速編碼器；
4.根據權利要求2所述的網球發球機擠球輪控制系統，其特征在于，所述第一輔控模塊采用H半橋電路實現，所述第一制動模塊采用制動電路實現，所述上輪電流檢測模塊采用采樣放大電路實現。
5.根據權利要求4所述的網球發球機擠球輪控制系統，其特征在于，所述H半橋電路包括第一場效應管和第二場效應管，所述第一場效應管的柵極與主控模塊的第一IO口連接，其漏極與電機供電電源的正極連接，所述電機供電電源的負極接地，所述第一場效應管的源極與擠球上輪電機的一端以及第二場效應管的漏極連接；所述第二場效應管的柵極與主控模塊的第二IO口連接，
6.根據權利要求5所述的網球發球機擠球輪控制系統，其特征在于，所述制動電路包括第三場效應管和制動電阻，所述第三場效應管的柵極與主控模塊的第三IO口連接，其漏極通過所述制動電阻與第一場效應管的源極連接，所述第三場效應管的源極接地。
7.根據權利要求5所述的網球發球機擠球輪控制系統，其特征在于，所述采樣放大電路包括采樣電阻和電流放大器，所述采樣電阻的一端與第二場效應管的源極連接，其另一端接地；所述電流放大器的兩個輸入端口分別對應與所述采樣電阻的兩端連接，其輸出端口與所述主控模塊的第四IO口連接。
8.根據權利要求3所述的網球發球機擠球輪控制系統，其特征在于，所述主控模塊中配置有啟動程序和加速程序，所述啟動程序和加速程序的流程為：
9.根據權利要求3所述的網球發球機擠球輪控制系統，其特征在于，所述主控模塊中配置有減速制動程序，所述減速制動程序的流程為：
10.一種基于權利要求1-9任一項所述的網球發球機擠球輪控制系統的網球發球機擠球輪控制方法，其特征在于，包括啟動過程、加速過程和減速制動過程；
...【技術特征摘要】
1.一種網球發球機擠球輪控制系統，其特征在于，包括主控模塊以及與所述主控模塊連接的上輪電機模組和下輪電機模組；
2.根據權利要求1所述的網球發球機擠球輪控制系統，其特征在于，所述上輪電機模組包括第一輔控模塊、第一制動模塊、擠球上輪電機、上輪電流檢測模塊和上輪測速編碼器；
3.根據權利要求2所述的網球發球機擠球輪控制系統，其特征在于，所述下輪電機模組包括第二輔控模塊、第二制動模塊、擠球下輪電機、下輪電流檢測模塊和下輪測速編碼器；
4.根據權利要求2所述的網球發球機擠球輪控制系統，其特征在于，所述第一輔控模塊采用h半橋電路實現，所述第一制動模塊采用制動電路實現，所述上輪電流檢測模塊采用采樣放大電路實現。
5.根據權利要求4所述的網球發球機擠球輪控制系統，其特征在于，所述h半橋電路包括第一場效應管和第二場效應管，所述第一場效應管的柵極與主控模塊的第一io口連接，其漏極與電機供電電源的正極連接，所述電機供電電源的負極接地，所述第一場效應管的源極與擠球上輪電機的一端以及第二場效應管的漏極連接；所述第二場效應管的柵極與主控模塊的第二io口連接，其...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張海波，劉福川，張文，曹勇洋，
申請(專利權)人：上海創屹科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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