直流电机控制方法、空调器和计算机可读存储介质与流程

1.本发明涉及直流电机技术领域，尤其是涉及一种直流电机控制方法、空调器和计算机可读存储介质。


背景技术：

2.相关技术中，对于直流电机的调速控制，通过采用固定的时间周期来计算电机的当前转速，并将当前转速直接与最终目标转速值进行比较，根据比较结果来调整输出调速占空比的大小。但是，由于采用固定时间周期来对转速进行计算和调节，计算的转速实际为固定时间周期内的平均速度，所以，对于加速或减速的动态需求较高的情况，则会影响输出转速的准确程度。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种直流电机控制方法，采用该方法可以提高电机的动态响应能力，提高电机调速过程中的准确性和稳定性。
4.本发明的目的之二在于提出一种空调器。
5.本发明的目的之三在于提出一种计算机可读存储介质。
6.为了解决上述问题，本发明第一方面实施例提供一种直流电机控制方法，包括：s1，接收到电机最终目标转速值；s2，根据速度曲线获得当前目标转速值；s3，根据所述最终目标转速值和所述当前目标转速值获得计算电机转速的时间周期；s4，获取电机反馈脉冲计数值，根据所述电机反馈脉冲计数值获得所述计算电机转速的时间周期内电机的平均转速值；s5，根据所述当前目标转速值和所述平均转速值获得对应所述当前目标转速值的调速占空比，以驱动所述电机；s6，确定电机转速达到所述当前目标转速值，将所述当前目标转速值赋值所述当前转速，并返回步骤s2，直至所述电机转速达到所述最终目标转速值。
7.根据本发明实施例的直流电机控制方法，在对电机调速时，以最终目标转速值和当前目标转速值来获得计算电机转速的时间周期，也就是说，计算电机转速的时间周期的确定与最终目标转速值和当前目标转速值有关，计算电机转速的时间周期不是唯一固定的，进而以该计算电机转速的时间周期内的电机反馈脉冲计数值来计算电机的平均转速值，相较于采用固定时间周期计算电机的平均转速值的方式，可以根据电机的动态需求改善电机的动态响应能力，提高电机调速过程中的准确性和稳定性。
8.在一些实施例中，根据所述最终目标转速值和所述当前目标转速值获得计算电机转速的时间周期，包括：计算所述电机最终目标转速与所述当前目标转速值的速度差值；根据所述速度差值获得所述计算电机转速的时间周期。
9.在一些实施例中，根据所述速度差值获得所述计算电机转速的时间周期，包括：确定所述速度差值小于或等于预设速度阈值，所述计算电机转速的时间周期为第一时间周期；确定所述速度差值大于预设速度阈值，则所述计算电机转速的时间周期为第二时间周
期，其中，所述第二时间周期小于所述第一时间周期。
10.在一些实施例中，根据所述当前目标转速值和所述平均转速值获得对应所述当前目标转速值的调速占空比，包括：根据所述计算电机转速的时间周期获得所述目标调节参数；根据所述当前目标转速值和所述平均转速值以及所述目标调节参数获得对应所述当前目标转速值的调速占空比。
11.在一些实施例中，根据所述计算电机转速的时间周期获得所述目标调节参数，包括：确定所述计算电机转速的时间周期为所述第一时间周期，所述目标调节参数为第一调节参数。
12.在一些实施例中，根据所述计算电机转速的时间周期获得所述目标调节参数，还包括：确定所述计算电机转速的时间周期为所述第二时间周期，则所述目标调节参数为第二调节参数，其中，所述第二调节参数与所述第一调节参数不同。
13.在一些实施例中，所述目标调节参数包括目标比例参数和目标积分参数，根据所述当前目标转速值和所述平均转速值以及所述目标调节参数获得对应所述当前目标转速值的调速占空比，包括：根据所述当前目标转速值和所述平均转速值以及所述目标比例参数和所述目标积分参数进行比例积分计算，以获得所述调速占空比。
14.在一些实施例中，所述第一时间周期取值为0.5s～1s。
15.本发明第二方面实施例提供一种空调器，包括：至少一个处理器；与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器中存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述至少一个处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例所述的直流电机控制方法。
16.根据本发明实施例的空调器，通过处理器执行上述实施例提供的直流电机控制方法，可以提高电机的动态响应能力，提高电机调速过程中的准确性和稳定性。
17.本发明第三方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例所述的直流电机控制方法。
18.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
19.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
20.图1是根据本发明一个实施例的直流电机控制方法的流程图；
21.图2是根据本发明另一个实施例的直流电机控制方法的流程图；
22.图3是根据本发明一个实施例的空调器的结构框图。
23.附图标记：
24.空调器10；
25.处理器1；存储器2。
具体实施方式
26.下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描
述本发明的实施例。
27.相关技术中，对于采用固定速度周期计算电机的反馈转速的方式，其速度计算精度＝60/(a*n)，其中，a为固定速度周期，n为电机每转反馈脉冲数。但是，由于电机型号固定，每转反馈脉冲数n固定，因此，速度计算精度仅与固定速度周期a相关，而a越大，速度计算精度越高，但计算固定速度周期内的平均转速的时间越长，而计算的时间越长则越容易导致计算的平均速度越偏离电机的当前实际转速，因此，对于电机速度启动或要求快速变化的情况，则会影响输出转速的准确程度。例如，电机需要频繁加减速时，在加减速之交时刻将速度进行平均，总会导致输出的占空比不能很好地驱动电机按设定的速度曲线运行，如要求电机转速从500rpm升高到1000rpm再马上减速到500rpm，电机总会在升高到超过1000rpm才开始减速，且在减速到加速转换过程同样也会在转速小于500rpm后才开始加速。
28.为了解决上述问题，本发明第一方面实施例提出一种直流电机控制方法，采用该方法可以提高电机的动态响应能力，提高电机调速过程中的准确性和稳定性。
29.下面参考图1描述本发明实施例的直流电机控制方法，如图1所示，该直流电机控制方法至少包括步骤s1-步骤s6。
30.步骤s1，接收到电机最终目标转速值。
31.其中，电机最终目标转速值为在调整电机转速时，最终将电机的实际转速所调整到的转速值。
32.具体地，以空调器为例，空调器在上电启动后，空调器的控制器会根据设定温度计算出电机最终目标转速值，并发送电机启动指令和电机最终目标转速值至电机控制器。
33.步骤s2，根据速度曲线获得当前目标转速值。
34.具体地，响应于电机启动指令，电机控制器可以根据接收的电机最终目标转速值和设定的调速时间来生成速度曲线，并将速度曲线按照一定的规则分成多个运行阶段，每个运行阶段的上限值作为此运行阶段的当前目标转速值。其中，速度曲线可以为斜线或s曲线，对此不作限制。
35.其中，设定的调速时间可以根据实际情况进行设定，可以理解的是，相同目标转速下调速时间越短，电机转速的变化速率越快，反之电机转速的变化速率越慢。
36.举例说明，以电机最终目标转速值为100rpm，调速时间为1s为例，电机启动时的初始转速为0rpm，若将速度曲线分为十个运行阶段，可以每隔0.1s上升10rpm，则对应每个运行阶段的当前目标转速值分别为：10rpm、20rpm、30rpm、40rpm、50rpm、60rpm、70rpm、80rpm、90rpm、100rpm。
37.步骤s3，根据最终目标转速值和当前目标转速值获得计算电机转速的时间周期。
38.其中，计算电机转速的时间周期是指电机转速的计算周期。
39.在实施例中，由于采用固定时间周期计算电机转速时，计算的电机转速实际为固定时间周期内的平均转速，但对于电机加速或减速等动态需求较高的情况，因计算时间较长，使得计算的平均转速偏离电机的当前实际转速，影响输出转速的准确性，对此，本发明实施例中在对电机调速时，不再是直接采用固定的反馈速度计算时间周期，而是以最终目标转速值和当前目标转速值来获得反馈速度计算计算电机转速的时间周期，也就是说，计算电机转速的时间周期的确定与最终目标转速值和当前目标转速值有关，计算电机转速的时间周期不是唯一固定的，进而以该计算电机转速的时间周期内的电机反馈脉冲计数值来
计算电机的平均转速值，相较于采用固定时间周期计算电机的平均转速值的方式，可以根据电机的动态需求改善电机的动态响应能力，提高电机调速过程中的准确性和稳定性。
40.具体地，由最终目标转速值与当前目标转速值来确定电机的运行状态，以获得更符合电机的运行状态的计算电机转速的时间周期，例如，根据最终目标转速值和当前目标转速值确定电机处于加速或减速等动态需求较高的状态时，可以适当地减小计算电机转速的时间周期，从而后续在计算计算电机转速的时间周期内的平均转速值时，相较于采用固定时间周期计算电机转速的方式，可以明显使得计算平均电机转速的时间越短，使得计算的平均转速值也越接近电机当前时刻的真实转速，同时调节转速的周期也更短，提高后续计算pwm(pulse width modulation，脉冲宽度调制)的频率，提高电机的动态响应能力，提高电机调速过程中的准确性，提高调速性能；或者，根据最终目标转速值和当前目标转速值确定电机处于稳定运行的状态时，由于此情况下，电机的转速仅会在很小的范围内波动，因此可以适当地增大电机转速的时间周期，从而后续在计算计算电机转速的时间周期内的平均转速值时，可以提高电机转速的计算精度，使得电机的转速更好地稳定于一定转速处，降低速度波动，减小速度偏差，且节省电机稳定运行时的芯片资源。
41.步骤s4，获取电机反馈脉冲计数值，根据电机反馈脉冲计数值获得计算电机转速的时间周期内电机的平均转速值。
42.其中，对于电机反馈脉冲计数值，可以通过计算计算电机转速的时间周期内的外部中断来获得，具体可以配置外部中断为上升下降沿触发。
43.具体地，可以通过以下公式来计算平均转速值。
[0044][0045]
其中，v为平均转速值，b为电机反馈脉冲计数值，a为计算电机转速的时间周期，n为电机每转反馈脉冲数。其中，在电机每转反馈脉冲数与电机型号相关，电机型号固定后，电机每转反馈脉冲数也对应固定。
[0046]
步骤s5，根据当前目标转速值和平均转速值获得对应当前目标转速值的调速占空比，以驱动电机。
[0047]
具体地，现有技术中直接采用最终目标转速值与计算的平均转速值进行比较，以调整输出占空比，但是，该方式容易在电机启动时因加速过快造成速度超调，或因加速过慢造成电机的转速迟迟达不到最终目标转速值，而且由于转速计算误差的存在，输出占空比必然会在某一个值处上下波动，无法实现最佳的性能，对此，本发明实施例不再直接以最终目标转速值作为速度给定，而是以速度曲线来获得每个运行阶段的当前目标转速值，从在不同的运行阶段可以获得不同的调速占空比，以此控制电机驱动，提高电机的运行稳定性。
[0048]
步骤s6，确定电机转速达到当前目标转速值，将当前目标转速值赋值当前转速，并返回步骤s2，直至电机的转速达到最终目标转速值。
[0049]
根据本发明实施例的直流电机控制方法，在对电机调速时，以最终目标转速值和当前目标转速值来获得计算电机转速的时间周期，也就是说，计算电机转速的时间周期的确定与最终目标转速值和当前目标转速值有关，计算电机转速的时间周期不是唯一固定的，进而以该计算电机转速的时间周期内的电机反馈脉冲计数值来计算电机的平均转速值，相较于采用固定时间周期计算电机的平均转速值的方式，可以根据电机的动态需求改
善电机的动态响应能力，提高电机调速过程中的准确性和稳定性。
[0050]
在一些实施例中，计算电机最终目标转速与当前目标转速值的速度差值，以通过速度差值的大小来判断电机是处于调速状态或是稳定运行状态，例如，速度差值较大时则说明电机处于加速或减速的调速状态，反之速度差值较小时则说明电机处于稳定运行状态；进而根据速度差值获得计算电机转速的时间周期，从而在电机处于调速状态时，可以适当地减小电机转速的时间周期，以在计算计算电机转速的时间周期内的平均转速值时，可以缩短计算平均转速的时间，使得计算的平均转速值更加接近电机当前时刻的真实转速，同时调节转速的周期也更短，提高后续计算占空比的频率，提高电机的动态响应能力，提高电机调速过程中的准确性，提高调速性能，以及在电机处于稳定运行状态时，可以适当地增大电机转速的时间周期，以在计算计算电机转速的时间周期内的平均转速值时，可以提高电机转速的计算精度，使得电机的转速更好地稳定于一定转速处，降低速度波动，减小速度偏差，且节省电机稳定运行时的芯片资源。
[0051]
在一些实施例中，若确定速度差值小于或等于预设速度阈值，则计算电机转速的时间周期为第一时间周期；若确定速度差值大于预设速度阈值，则计算电机转速的时间周期为第二时间周期，其中，第二时间周期小于第一时间周期。也就是说，在电机处于加速或减速的过程中，将电机的平均转速值的计算周期减小为第一时间周期，从而使得平均转速值的时间区间缩短，计算的平均转速值更加接近于电机的当前实际转速，提高电机转速的计算准确性，同时也缩短了电机转速的调节周期，使得计算pwm的频率提高，提高电机的动态响应能力，减小电机加速或减速时速度超调的问题，提高整体电机的调速体验。
[0052]
在一些实施例中，根据计算电机转速的时间周期获得目标调节参数，即对应不同的计算电机转速的时间周期对应有不同的目标调节参数；根据当前目标转速值和平均转速值以及目标调节参数获得对应当前目标转速值的调速占空比。由此，通过以不同运行阶段的当前目标转速值替代最终目标转速值，并在不同的运行阶段采用不同的目标调节参数，可以提高调节环节的准确性、快速性以及稳定性。
[0053]
在一些实施例中，确定计算电机转速的时间周期为第一时间周期，目标调节参数为第一调节参数。以及，确定计算电机转速的时间周期为第二时间周期，则目标调节参数为第二调节参数，其中，第二调节参数与第一调节参数不同。由此，在调节占空比时，通过采用不同的调节参数，可以减少电机加速或减速时速度超调的问题，提高调节环节的准确性、快速性以及稳定性。
[0054]
在一些实施例中，目标调节参数包括目标比例参数和目标积分参数，根据当前目标转速值和平均转速值以及目标比例参数和目标积分参数进行比例积分计算，以获得调速占空比。也就是说，在调节占空比时，采用pi参数即目标比例参数和目标积分参数来计算，提高调节环节的准确性、快速性以及稳定性。
[0055]
在一些实施例中，第一时间周期取值为0.5s～1s。
[0056]
下面参考附图2对本发明实施例的直流电机控制方法进行举例说明，具体步骤如下。
[0057]
步骤s7，空调器上电。
[0058]
步骤s8，定时器配置，将计算电机转速的时间周期设定为第一时间周期a1秒，配置外部中断为上升下降沿触发。
[0059]
步骤s9，接收到电机启动指令和电机最终目标转速值spd_aim。
[0060]
步骤s10，根据速度曲线生成当前目标转速值spd_ref。
[0061]
步骤s11，判断电机最终目标转速值spd_aim与当前目标转速值spd_ref之差是否大于预设速度阈值n。若否，则执行步骤s12；若是，则执行步骤s19。
[0062]
步骤s12，将计算电机转速的时间周期恢复为a1秒。
[0063]
步骤s13，获得电机反馈脉冲计数值，计算a1秒内的平均转速值。
[0064]
步骤s14，判断定时周期是否达到a1秒。若否，则执行步骤s15；若是，则执行步骤s16。
[0065]
步骤s15，执行其他逻辑程序，等待定时周期达到a1秒。
[0066]
步骤s16，获得电机反馈脉冲计数值，计算a1秒内的平均转速值spd_fbk1。
[0067]
步骤s17，根据spd_ref和spd_fbk1，采用第二调节参数进行pi计算，得到调速占空比。
[0068]
步骤s18，根据调速占空比输出高低电平，驱动电机转动。
[0069]
步骤s19，将计算电机转速的时间周期缩短为第二时间周期a2秒。
[0070]
步骤s20，判断定时周期是否达到a2秒。若否，则执行步骤s21；若是，则执行步骤s22。
[0071]
步骤s21，执行其他逻辑程序，等待定时周期达到a1秒。
[0072]
步骤s22，获得电机反馈脉冲计数值，计算a2秒内的平均转速值spd_fbk2。
[0073]
步骤s23，根据spd_ref和spd_fbk2，采用第一调节参数进行pi计算，得到调速占空比。
[0074]
步骤s24，根据调速占空比输出高低电平，驱动电机转动。
[0075]
总之，根据本发明实施例的直流电机控制值方法，对于电机转速启动或要求快速变化时，适当减小计算电机转速的时间周期即采用第二时间周期，从而使得计算平均转速值的时间越小，计算的平均转速值也越接近电机当前时刻的真实转速，达到提高转速计算准确度的作用，且转速调节的周期更短，提高电机的动态响应能力，以及在更高的转速准确度和更小的调节周期下，也提高电机的调速性能；此外，在电机的转速达到稳定后，则将计算电机转速的时间周期由第二时间周期恢复至第一时间周期，从而使得计算平均转速值的时间增长，提高转速计算精度。由此，通过上述方式，有效改善电机转速发生变动时对当前目标转速值以及最终目标转速值的跟踪性，又能同时兼顾电机稳定状态下的速度准确性，提高整体电机的调速体验。
[0076]
本发明第二方面实施例提供一种空调器，如图3所示，该空调器10包括至少一个处理器1和与至少一个处理器1通信连接的存储器2。
[0077]
其中，存储器2中存储有可被至少一个处理器1执行的计算机程序，至少一个处理器1执行计算机程序时实现上述实施例提供的直流电机控制方法。
[0078]
需要说明的是，本发明实施例的空调器10的具体实现方式与本发明上述任意实施例的直流电机控制方法的具体实现方式类似，具体请参见关于方法部分的描述，为了减少冗余，此处不再赘述。
[0079]
根据本发明实施例的空调器10，通过处理器1执行上述实施例提供的直流电机控制方法，可以提高电机的动态响应能力，提高电机调速过程中的准确性和稳定性。
[0080]
本发明第三方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例提供的直流电机控制方法。
[0081]
在本说明书的描述中，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0082]
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0083]
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0084]
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0085]
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0086]
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
[0087]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结
构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
[0088]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。