一种有刷电机参数控制方法、装置及设备与流程

文档序号:16243731发布日期:2018-12-11 23:21阅读:382来源:国知局
一种有刷电机参数控制方法、装置及设备与流程

本发明涉及电机控制技术领域,特别是涉及一种有刷电机参数控制方法、装置及设备。

背景技术

有刷电机是内含电刷装置的将电能转换成机械能(电动机)或将机械能转换成电能(发电机)的旋转电机,由于存在电刷装置,有刷电机运行过程中电刷装置会对机芯造成磨损,同时因为电机机芯老化等问题,使得有刷电机在运行过程中会出现参数误差。

在有刷电机带动闸机运行时,通常需要设置有刷电机的运行时间以及闸机的运行角度(及开启角度),这里的运行时间指的是有刷电机开启后带动闸机开启至运行角度所需要的时间;例如运行角度为90°,运行时间为3s的话,指的是理论上有刷电机应该在开启后3s内使闸机开启到90°。但是由于前述电刷磨损和老化等问题,有刷电机的带动速度可能无法达到需求,使得闸机实际达到运行角度时的时间往往与运行时间不一致,存在误差,这种误差会影响有刷电机的实际应用,有刷电机的使用效果差。

例如,对于多电机同步系统,需要多个有刷电机保持同步,来控制多个闸机同时达到预设的运行角度,但是由于不同有刷电机存在磨损和老化不可能完全相同,因此,不同有刷电机的误差不同,导致多个有刷电机带动的闸机之间开启不同步,从而影响整个系统的工作。

因此,如何提供一种误差小的有刷电机参数控制方法、装置及设备是本领域技术人员目前需要解决的问题。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种有刷电机参数控制方法、装置及设备,能够尽可能减小电刷磨损和老化带来的时间误差,减小误差对有刷电机的影响。

为解决上述技术问题,本发明提供了一种有刷电机控制方法,包括:

启动所述有刷电机,依据当前转速控制器的控制参数值运行所述有刷电机;

判断所述闸机是否在所述有刷电机运行预设运行时间时开启至预设运行角度,若否,则计算所述预设运行时间及所述预设运行角度与实际运行结果之间的运行偏差值;若是,则所述有刷电机转速控制完成;

依据所述运行偏差值按照预设调整规则调整所述有刷电机的控制参数值。

优选地,所述判断所述闸机是否在所述有刷电机运行预设运行时间时开启至预设运行角度的过程具体为:

获取运行过程中所述闸机达到预设运行角度时所述有刷电机的实际运行时间;

比较所述实际运行时间与预设运行时间,若两者不相等,则判定所述闸机并未在所述有刷电机运行预设运行时间时开启至预设运行角度,若两者相等,则判定所述闸机在所述有刷电机运行预设运行时间时开启至预设运行角度;

此时,所述运行偏差值为所述实际运行时间与所述预设运行时间的差值。

优选地,所述判断所述闸机是否在所述有刷电机运行预设运行时间时开启至预设运行角度的过程具体为:

获取所述有刷电机运行预设运行时间时所述闸机达到的实际开启角度;

比较所述实际开启角度与所述预设运行角度,若两者不相等,则判定所述闸机并未在所述有刷电机运行预设运行时间时开启至预设运行角度,若两者相等,则判定所述闸机在所述有刷电机运行预设运行时间时开启至预设运行角度;

此时,所述运行偏差值为所述实际开启角度与所述预设运行角度的差值。

优选地,所述有刷电机的控制参数值具体为所述转速控制器的pi参数值。

优选地,所述依据所述运行偏差值按照预设调整规则调整所述有刷电机的控制参数值的过程具体为:

计算所述运行偏差值与预设的固定调整参量的比值,得到比例参数调整量△kp;

将△kp与当前的比例参数求和,得到调整后的比例参数kp;

将kp带入预设的比例参数和积分参数的对应表,得到kp对应的积分参数ki,ki即为调整后的积分参数。

优选地,所述有刷电机为多个,各个所述有刷电机设置有相同的预设运行时间,各个所述有刷电机带动的闸机也设置有相同的预设运行角度。

为解决上述技术问题,本发明还提供了一种有刷电机参数控制装置,其特征在于,包括:

运行控制模块,用于启动所述有刷电机,依据当前转速控制器的控制参数值运行所述有刷电机;

比较模块,用于判断所述闸机是否在所述有刷电机运行预设运行时间时开启至预设运行角度,若否,触发计算模块;若是,则所述有刷电机转速控制完成;

所述计算模块,用于计算所述预设运行时间及所述预设运行角度与实际运行结果之间的运行偏差值;

调整模块,用于依据所述运行偏差值按照预设调整规则调整所述有刷电机的控制参数值。

优选地,所述有刷电机为多个,各个所述有刷电机设置有相同的预设运行时间,各个所述有刷电机带动的闸机也设置有相同的预设运行角度。

为解决上述技术问题,本发明还提供了一种有刷电机参数控制设备,包括:

存储器,用于存储计算机程序;

处理器,用于执行所述计算机程序时实现如以上任一项所述的有刷电机参数控制方法的步骤。

本发明提供了一种有刷电机参数控制方法,每次启动有刷电机后,即会判断本次运行中,是否满足有刷电机在开启预设运行时间时闸机开启至预设运行角度,若满足,则表明此时有刷电机的运行速度满足需求,故不调整有刷电机内转速控制器的控制参数值,若不满足,则表明此时有刷电机的运行速度不满足需求,由于故依据此时运行的偏差值来调整有刷电机的转速控制器的控制参数值,从而对有刷电机的转速进行调整,使后续有刷电机再次启动时的转速能够更加满足预设运行需求。可以理解的是,有刷电机中转速控制器的控制参数值会影响电机机芯的运行速度,而运行速度不同,会导致有刷电机带动闸机达到预设运行角度的时间不同,因此,本发明通过有刷电机运行时的运行偏差值来调整控制参数值,使得后续有刷电机的运行效果逐渐逼近预设的运行需求,从而尽可能减小了电刷磨损和老化带来的误差,减小了误差对有刷电机的影响,有刷电机的使用效果更好。本发明还提供了一种基于上述方法的装置及设备,均具有上述效果,在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种有刷电机参数控制方法的过程的流程图;

图2为本发明提供的一种有刷电机参数控制装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种有刷电机参数控制方法、装置及设备,能够尽可能减小电刷磨损和老化带来的时间误差,减小误差对有刷电机的影响。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。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。

本发明提供了一种有刷电机参数控制方法,参见图1所示,图1为本发明提供的一种有刷电机参数控制方法的过程的流程图;该方法包括:

步骤s1:启动有刷电机,依据当前转速控制器的控制参数值运行有刷电机;

可以理解的是,在初次运行有刷电机时,需要人为设定有刷电机的转速控制器的控制参数值,转速控制器是用于控制有刷电机的机芯转速的,转速控制器的具体电路结构本发明不作具体限定。之后,在本发明中,每次启动有刷电机后,均会对有刷电机的此次运行结果进行判断,来确定此次运行时,是否满足在有刷电机运行预设运行时间时闸机达到预设运行角度,若不满足,则调整控制参数值,若满足,则不调整控制参数值。而每次调整控制参数值后,有刷电机下次启动时,则会按照调整后的控制参数值进行运行,因此,本发明在每次运行出现误差时,即会进行有刷电机控制参数值的调整,这样存在误差的有刷电机能够在一次次的调整过程中,使其运行效果逐渐逼近预设运行需求,从而降低由于有刷电机内电刷磨损或电机老化以及其他因素的影响带来的运行误差,有刷电机的运行可靠性更高。

另外,为了实现想要的运行效果,工作人员需要设定预设运行角度以及预设运行时间,预设运行角度指的是闸机想要达到的开启角度值,预设运行时间为有刷电机启动后带动闸机开启至预设运行角度理论上需要的时间。例如,预设运行角度为90°,预设运行时间为3s的话,则有刷电机理论上应在3s时带动闸机开启至90°。因此,若本次运行出现偏差的话,则即使调整控制参数值,也无法改变本次的运行效果,而只是在下一次启动有刷电机后,有刷电机会依据调整后的控制参数值运行。

步骤s2:判断闸机是否在有刷电机运行预设运行时间时开启至预设运行角度,若否,则进入步骤s3;若是,则有刷电机转速控制完成;

其中,上述判断指的是闸机的开启角度和有刷电机的运行时间时间的对应关系,是否满足预设运行时间和预设运行角度之间的对应关系,而这里的预设运行时间和预设运行角度之间的对应关系即为想要实现的运行需求。

本发明所应用的场景,是使用有刷电机带动闸机转动的场景,在此场景中,设定好预设运行时间和预设运行角度后,理论上实际运行时间和实际运行角度需要严格满足所设定的预设运行时间和预设运行角度,一旦出现误差,则表明有刷电机由于磨损等问题导致其转速未符合理论要求,需要对转速进行调整。举例来说,假设需要在3s内达到90°,若3s内仅达到60°或者达到90°时用时5s,均表明此时有刷电机转速过慢,需要提高有刷电机的转速,反之也是同理。

若实际运行时间和实际运行角度满足所设定的预设运行时间和预设运行角度,则表明此时有刷电机的运行效果满足预期,因此不再需要步骤s3和s4中的操作,此时的控制参数值已经满足要求。由于此时未对控制参数值进行调整,故下次有刷电机启动时,仍会按照上一次的控制参数值进行运行,可以理解的是,这种情况下,表明此时有刷电机的运行情况符合预设期望,因此,在后续每次运行有刷电机时,只要有刷电机未出现进一步的明显老化或者其他异常,则不需要再调整控制参数值,从而减少调整控制参数值的次数,简化了有刷电机参数控制过程。

步骤s3:计算预设运行时间及预设运行角度与实际运行结果之间的运行偏差值;

步骤s4:依据运行偏差值按照预设调整规则调整有刷电机的控制参数值。

下一次启动有刷电机后,会按照上一次调整后的控制参数值控制有刷电机的转速。

可以理解的是,由于转速控制器会影响有刷电机的转速,而转速会影响有刷电机达到预设运行角度的时间,即影响实际运行时间,故通过调整转速控制器的控制参数值,即可实现调整有刷电机带动闸机达到预设运行角度时的实际运行时间的目的。

其中,步骤s2的判断过程优选可以为以下两种方式,第一种方式的过程为:

获取运行过程中闸机达到预设运行角度时有刷电机的实际运行时间;

比较实际运行时间与预设运行时间,若两者不相等,则判定闸机并未在有刷电机运行预设运行时间时开启至预设运行角度,若两者相等,则判定闸机在有刷电机运行预设运行时间时开启至预设运行角度;

此时,运行偏差值为实际运行时间与预设运行时间的差值。

可以理解的是,在该方式中,计时器在有刷电机开启时启动,之后仅需要在确认闸机达到预设运行角度时,读取当前时刻计时器的数值即可,读取到的时刻值即为有刷电机带动闸机运行到预设运行角度时的实际运行时间。理论上,该实际运行时间应该与预设运行时间相等,若是两者不相等的话,则表明有刷电机存在误差,例如,原本应该在3s内带动闸机开启90°,若闸机达到90°时,有刷电机运行了5s,即此时有刷电机带动闸机的时间变长,表明此时有刷电机转速过慢,需要提高转速,反之也是同理。因此,通过比较闸机达到预设运行角度时有刷电机的运行时间,即能够直观的了解到有刷电机转速存在的问题,是过快还是过慢,进而方便了后续进行控制参数值的调整,从而减小有刷电机的误差影响。

第二种方式的过程为:

获取有刷电机运行预设运行时间时闸机达到的实际开启角度;

比较实际开启角度与预设运行角度,若两者不相等,则判定闸机并未在有刷电机运行预设运行时间时开启至预设运行角度,若两者相等,则判定闸机在有刷电机运行预设运行时间时开启至预设运行角度;

此时,运行偏差值为实际开启角度与预设运行角度的差值。

可以理解的是,在该方式中,计时器在有刷电机开启时启动,之后当计时器记录的时间达到预设运行时间时,则触发读取闸机当前开启的角度,得到闸机在有刷电机运行预设运行时间时达到的实际开启角度。理论上,该实际开启角度应该与预设运行角度相等,若是两者不相等的话,则表明有刷电机存在误差,未在预设运行时间时带动闸机开启至预设的角度,例如,原本应该在3s内带动闸机开启90°,若有刷电机运行3s时,闸机仅开启了60°,表明此时有刷电机带动闸机的速度过慢,进而表明有刷电机的转速过慢,需要提高转速,反之也是同理。因此,通过比较有刷电机达到预设运行时间时闸机达到开启角度,即能够直观的了解到有刷电机的带动效率存在的问题,进而反映有刷电机转速是否存在过快或者过慢的问题,从而方便了后续进行控制参数值的调整,减小有刷电机的误差影响。

另外,以上仅为两种具体的实现方式,步骤s2的判断过程还可采用其他方式实现,例如实际运行时间与预设运行时间、实际开启角度与预设运行角度同时进行比较的方式等,本发明对此不作具体限定,只要能够依据判断结果表明有刷电机转速存在的问题的判断方式,均在本发明的保护范围之内。

进一步可知,在上述过程中,可以采用闸机内部设置的编码器来作为角度获取装置,通过编码器的编码,确定闸机的运行角度;有刷电机的运行时间可通过内部设置的计时器有刷电机内部设置的计时器来获取。。当然,也可采用其他具备角度识别性能的装置来确定有刷电机的运行角度,例如,角度传感器等,本发明对此不作限定。

其中,本发明中的转速控制器可以为pi控制器,相应的控制参数值为pi参数,当然,这里的转速控制器也可以为pid控制器或其他类型的转速控制器,相应的控制参数值也与转速控制器的类型对应,本发明对此不作限定。

有刷电机的控制参数值具体为转速控制器的pi参数值时,步骤s4的过程具体为:

计算运行偏差值与预设的固定调整参量的比值,得到比例参数调整量△kp;

将△kp与当前的比例参数求和,得到调整后的比例参数kp;

将kp带入预设的比例参数和积分参数的对应表,得到kp对应的积分参数ki,ki即为调整后的积分参数。

可以理解的是,pi控制器中包括两个控制参数,比例参数和积分参数(pid控制器还包括一个微分参数),因此在调整时需要对这两个控制参数进行调整。在本实施例中,通过实验和经验值可得出一个固定调整参量,该参量为一个固定值,运行偏差值与该固定值作比后,得到的即为比例参数的调整量,由于运行偏差值可能为正或负,因此,该调制量也可能为正值或负值,将该调整量与当前的比例参数求和后,得到的即是调整后的比例参数。之后,本实施例还包括一个比例参数和积分参数的对应表,该对应表中包含比例参数为不同数值时应该对应的积分参数的值,该对应表也是依据实验以及经验得到的,通过该对应表,即可得到调整后的比例参数所对应的积分参数的值,该积分参数值即为调整后的积分参数。可见,通过上述方式,可依据运行偏差值对比例参数和积分参数进行调整,这种调整是朝着使运行偏差值减小的方向调整的,即使下一次启动有刷电机时的运行偏差值能够小于本次运行时得到的运行偏差,从而使有刷电机的运行偏差能够在一次次调整后逐渐逼近0,从而满足预设需求。

另外,在其他实施例中,也可首先依据对应的固定调整参量得到调整后的积分参数,再得到调整后的比例参数。

并且,在其他实施例中,也可不采用固定调整参量,而是设置运行偏差值与比例参数(或者积分参数)的对应表,来得到调整后的比例参数(或积分参数);或者也可设置运行偏差值与比例参数(或者积分参数)的关系式,来得到调整后的比例参数(或积分参数)。另外,也可不设置比例参数和积分参数的对应表,而是设置比例参数与积分参数的关系式,来表明两者的对应关系。具体采用哪种方式来得到运行偏差值与比例参数(或者积分参数)的对应关系、以及比例参数与积分参数的对应关系,本发明不作具体限定。

对于需要多个有刷电机同步工作的系统,由于需要各个有刷电机之间同步工作,因此,需要系统内的多个有刷电机带动各自的闸机达到相同运行角度时的运行时间相同,但是目前由于不同有刷电机间损耗不同,导致各个有刷电机之间出现不同步的问题,使得各个闸机间开启也出现不同步的问题,影响系统的整体性能。而在本发明中,通过闭环调整,使得每个有刷电机均能尽可能的在预设运行时间时带动闸机达到预设运行角度,因此,只要将系统内的各个有刷电机设置有相同的预设运行时间,各个有刷电机带动的闸机也设置有相同的预设运行角度,即能够尽可能保持系统内各个有刷电机之间保持同步,从而保证多电机同步系统的正常工作。

本发明提供了一种有刷电机参数控制方法,每次启动有刷电机后,即会判断本次运行中,是否满足有刷电机在开启预设运行时间时闸机开启至预设运行角度,若满足,则表明此时有刷电机的运行速度满足需求,故不调整有刷电机内转速控制器的控制参数值,若不满足,则表明此时有刷电机的运行速度不满足需求,由于故依据此时运行的偏差值来调整有刷电机的转速控制器的控制参数值,从而对有刷电机的转速进行调整,使后续有刷电机再次启动时的转速能够更加满足预设运行需求。可以理解的是,有刷电机中转速控制器的控制参数值会影响电机机芯的运行速度,而运行速度不同,会导致有刷电机带动闸机达到预设运行角度的时间不同,因此,本发明通过有刷电机运行时的运行偏差值来调整控制参数值,使得后续有刷电机的运行效果逐渐逼近预设的运行需求,从而尽可能减小了电刷磨损和老化带来的误差,减小了误差对有刷电机的影响,有刷电机的使用效果更好。

本发明还提供了一种有刷电机参数控制装置,参见图2所示,图2为本发明提供的一种有刷电机参数控制装置的结构示意图。该装置包括:

运行控制模块1,用于启动有刷电机,依据当前转速控制器的控制参数值运行有刷电机;

比较模块2,用于判断闸机是否在有刷电机运行预设运行时间时开启至预设运行角度,若否,触发计算模块3;若是,则有刷电机转速控制完成;

计算模块3,用于计算预设运行时间及预设运行角度与实际运行结果之间的运行偏差值;

调整模块4,用于依据运行偏差值按照预设调整规则调整有刷电机的控制参数值。

作为优选地,有刷电机为多个,各个有刷电机设置有相同的预设运行时间,各个有刷电机带动的闸机也设置有相同的预设运行角度。

本发明提供了一种有刷电机参数控制装置,每次启动有刷电机后,即会判断本次运行中,是否满足有刷电机在开启预设运行时间时闸机开启至预设运行角度,若满足,则表明此时有刷电机的运行速度满足需求,故不调整有刷电机内转速控制器的控制参数值,若不满足,则表明此时有刷电机的运行速度不满足需求,由于故依据此时运行的偏差值来调整有刷电机的转速控制器的控制参数值,从而对有刷电机的转速进行调整,使后续有刷电机再次启动时的转速能够更加满足预设运行需求。可以理解的是,有刷电机中转速控制器的控制参数值会影响电机机芯的运行速度,而运行速度不同,会导致有刷电机带动闸机达到预设运行角度的时间不同,因此,本发明通过有刷电机运行时的运行偏差值来调整控制参数值,使得后续有刷电机的运行效果逐渐逼近预设的运行需求,从而尽可能减小了电刷磨损和老化带来的误差,减小了误差对有刷电机的影响,有刷电机的使用效果更好。

本发明还提供了一种有刷电机参数控制设备,包括:

存储器,用于存储计算机程序;

处理器,用于执行计算机程序时实现如以上任一项的有刷电机参数控制方法的步骤。

以上的几种具体实施方式仅是本发明的优选实施方式,以上几种具体实施例可以任意组合,组合后得到的实施例也在本发明的保护范围之内。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,相关专业技术人员在不脱离本发明精神和构思前提下推演出的其他改进和变化,均应包含在本发明的保护范围之内。

还需要说明的是,在本说明书中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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