电动升降桌的双电机控制方法

一、电动升降桌市场需求及电机方案

2003年，世界卫生组织指出，全球每年有200多万人因久坐而死亡；2020年，70%的疾病都将由坐得太久引起，久坐因此被列为十大致死、致病的杀手之一。防止久坐则越来越被人们所重视。电动升降桌以其电动升降方便人们坐立办公转为站立办公，不仅能有效提高工作效率，还能帮助人们预防颈椎、腰椎等久坐引起的疾病。它帮助人们告别久坐办公、学习，在国内逐渐被认可并开始广泛应用。

（力辉拥有3个电动升降桌电机平台，60/70/80KG平台。其中60/80KG平台是直流电机+蜗轮蜗杆齿轮箱，单腿可承重60/80KG且自锁可靠，对升降高度存储记忆，可实现多种运行模式。而70KG平台是直流电机+多级行星齿轮直推的，结构紧凑，可直接安装在桌腿中，单腿可承重70KG且自锁可靠。力辉拥有此行星直推电机的完整专利，有技术沉淀优势。）

二、电动升降桌电控功能结构

电动升降桌一般需要在每条桌腿上安装一个电机驱动升降，如何能让每个桌腿同步精准升降，这就需要一套精密的电控系统来控制，其主要由用户控制手柄和电机驱动两部分组成。用户通过控制手柄上的上、下等功能按键来对桌面升降进行调节。手柄中MCU检测到按键功能触发，通过数据传输告诉电机驱动MCU，电机驱动MCU则根据指令要求进行升降，运行到指定位置，控制结构图如下：

三、电动升降桌电控驱动逻辑

1. UI控制板控制逻辑

UI控制板功能主要包含按键控制和LED显示，用户通过按下不同的按键来达到不同的功能，其中包括归零、位置记忆及位置恢复功能、电动上、电动下等功能。LED显示则是通过控制按键显示运行模式、设定参数、显示高度及异常报警提醒等。运行逻辑如下：

2. 电机驱动板控制逻辑

电机驱动板部分是根据UI板下发的指令，根据指令执行相应的动作，例如记忆位置，恢复位置，归零，桌面升，桌面降等功能，其中最主要的是对电机的稳定控制。

电动升降桌采用的是有刷电机来推动桌面升降，通过H桥电路来控制有刷电机的正传与反转。如下图，图（a）中，导通Q1和Q4，电机顺时针方向运转，如导通Q3和Q2则如图（b），电机逆时针运转，以此方式可控制电机的正反转，以达到桌面的升降功能。

为了保证桌面的水平，我们在电机运转端加入磁编码器，使我们能够清楚的知道电机运转的圈数，以至于能够了解桌面上升或下降的距离，由于升降桌上会放置各种物品，可能存在两边电机负载不同的情况，如果相同电压驱动，负载大的运行速度会慢，负载小的运行速度会快，则会出现桌面不水平情况。为保证桌面的水平，我们采取了有效的高度控制算法，控制方式如下图。

简单来说，首先，根据目标高度及当前电机高度，我们能够清楚的知道与目标高度的高度差，通过高度差，我们可以根据位置控制算法进行输出驱动电压，高度差越大，我们驱动电压的占空比越大，位置差越小，我们驱动电压的占空比越小。而这个过程中就会出现不同负载速度不同的情况，为保持平衡，我们又根据电机的高度差来进行补偿，使跑的快的减慢速度，跑的慢的加快速度，进行一个有效的动态调整，来使桌面整体得到平衡。