本发明属于电机控制领域，尤其涉及一种磁场定向控制的方法及装置。
背景技术：
永磁同步电机、无刷直流电机可以使用磁场定向控制技术控制。这些类型的电机通常包括转动的转子和静止的定子。这些电机通常由将直流输入转化成交流输出的逆变器供电。
在磁场定向控制技术中，对逆变器的各种输出进行控制以便调整电机的操作。无传感器的磁场定向控制技术指的是一种方案，该方案中电机的一个或多个特性(例如电机速度或转子位置)是推导出的而不是使用电机上的传感器直接测量得的。
无传感器的磁场定向控制技术已经开始广泛应用于永磁电机的控制中，其好处是提高了系统的可靠性，简化了机械传动结构。但目前的控制技术中普遍存在的一个问题是无法由开发商开发出通用的控制器，这是因为目前的无传感器的磁场定向控制技术对电机参数敏感，控制器一旦调试成功，只能与调试电机一一对应，对于不同参数电机则无法使用。
由于传统的无传感器的磁场定向控制技术，严重依赖于电机参数，不得不面临两个挑战，即如何将电机参数纳入控制策略，以及如何在全速范围内扩展无传感器的有效性。由于大多数电机模型都是基于磁线性的，所以对电机参数的适应不仅要表现在动态性能上，而且要在整个工作范围内体现出来。众所周知，电机电感在饱和时是非线性的，电阻在工作负载下是热变化的。电机在停止、运行、低速、高速等不同工况下，参数是变化的。要适应这些变化，要么算法复杂，需要高性能微处理器，成本高昂；要么牺牲电机性能，适应性差。
可见，无传感器的磁场定向控制是指利用电动机绕组的有关电信号(电压、电流)，通过适当的数学估算方法推测出转子的速度和位置信息，以取代传感器，实现调速传动系统闭环控制的技术。无传感器控制算法需要准确的电机参数。通常的算法需要电机的电阻、d轴电感、q轴电感、反电势系数以及转矩常数，有些还需要磁通。电机转子位置自检测方法通常有以下两种：
1)依赖电动机基波激励模型中与转速有关的量进行转子位置和速度估算的方法，依赖电动机的基波数学模型，不可避免地受到电动机参数或多或少的影响，因此应用中必须考虑参数的慢时变性对位置和速度观测系统的不良影响，常常需要结合电动机参数的在线辨识，对电动机参数的准确性要求比较高，而且需要一个状态观测器来估计电动机的位置和速度，这样使得算法非常复杂。
2)利用电动机的凸极效应和注入高频激励信号的方法观测转子位置，本质上相当于提取定子电感中的转子位置信息，但缺点是对于凸极现象不明显的电机不适用，而且会造成额外的噪音。同样的，在控制过程中电动机的参数还是需要的。
故现有技术无传感器的磁场定向控制的方法算法复杂、适用性差。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明实施例提供了一种磁场定向控制的方法及装置，旨在解决现有无传感器的磁场定向控制方法算法复杂、适用性差的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种磁场定向控制的方法，包括：
电机启动后，建立电感影响系数查找表和电阻影响系数查找表；
判断角速度是否满足预设条件；
若角速度满足预设条件，则实时根据q轴电流和所述电感影响系数查找表获取电感影响系数；
根据所述q轴电流和所述电阻影响系数查找表获取电阻影响系数；
根据所述电感影响系数和所述电阻影响系数计算磁场定向控制函数值；
根据所述磁场定向控制函数值步进调整所述角速度。
本发明实施例的第二方面提供了一种磁场定向控制的装置，包括：
查找表建立模块，用于电机启动后，建立电感影响系数查找表和电阻影响系数查找表；
角速度判断模块，用于判断角速度是否满足预设条件；
电感影响系数获取模块，用于若角速度满足预设条件，则根据q轴电流和所述电感影响系数查找表获取电感影响系数；
电阻影响系数获取模块，用于根据所述q轴电流和所述电阻影响系数查找表获取电阻影响系数；
函数值计算模块，用于根据所述电感影响系数和所述电阻影响系数计算磁场定向控制函数值；
步进调整模块，用于根据所述磁场定向控制函数值步进调整所述角速度。
本发明实施例的第三方面提供了一种磁场定向控制的装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述磁场定向控制的方法的步骤。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述磁场定向控制的方法的步骤。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：由于在电机启动后建立了电感影响系数查找表和电阻影响系数查找表，当电机进入磁场定向控制后，可以根据上述两个查找表获取电阻影响系数和电感影响系数，进而计算出磁场定向控制函数值以步进调整角速度；故无需电机参数、无需状态观测器计算电机位置和速度，且适用于凸极现象不明显的电机，简化了磁场定向控制的算法且提高了磁场定向控制的算法的适用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的磁场定向控制的方法的一种实现流程示意图；
图2是本发明实施例提供的磁场定向控制的装置的一种示意图；
图3是本发明实施例提供的磁场定向控制的装置查找表建立模块的一种示意图；
图4是本发明实施例提供的磁场定向控制的装置步进调整模块的一种示意图；
图5是本发明实施例提供的磁场定向控制的装置角速度判断模块的一种示意图；
图6是本发明实施例提供的磁场定向控制的原理图；
图7是本发明实施例提供的磁场定向控制的装置的另一种示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
图1示出了本发明实施例提供的磁场定向控制的方法的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
在步骤101中，电机启动后，建立电感影响系数查找表和电阻影响系数查找表。步骤101可以具体为：电机启动后，获取角度和角速度并建立电感影响系数查找表和电阻影响系数查找表。
具体实施中，步骤101可以包括步骤101-1至步骤101-3。
在步骤101-1中，电机启动后，实时获取电机的角速度、d轴电压和q轴电压。
在步骤101-2中，根据角速度和d轴电压获取电感影响系数，并建立q轴电流与电感影响系数的第一对应关系。
根据角速度和d轴电压获取电感影响系数包括步骤a至步骤d：
a.根据以下算式计算第一向量和第二向量：
其中，q为第一向量，d为第二向量，ia为永磁同步电机三相电流中的a相电流，ib为永磁同步电机三相电流中的b相电流。
b.根据以下算式计算旋转角度：
其中，θ为旋转角度，q为第一向量，d为第二向量。
c.对旋转角度进行微分计算以获取角速度。
d.根据以下算式计算电感影响系数：
其中，
在步骤101-3中，根据q轴电压获取电阻影响系数，并建立q轴电流与电阻影响系数的第二对应关系。
根据以下算式计算电阻影响系数：
其中，
在步骤102中，判断角速度是否满足预设条件。
其中步骤101至步骤102为电机控制开环阶段。
具体实施中，步骤102可以包括步骤102-1至步骤102-2。
在步骤102-1中，判断角速度是否大于预设角速度。
在步骤102-2中，若角速度大于预设角速度，则判断预设时间内角速度变化值是否小于预设变化值。
在步骤103中，若角速度满足预设条件，则实时根据q轴电流和电感影响系数查找表获取电感影响系数。
若角速度满足预设条件，则实时根据q轴电流和第一对应关系获取电感影响系数。
当角速度满足预设条件时则进入磁场定向控制，则执行步骤103，此时电机控制由开环阶段进入闭环阶段，并将开环阶段结束时的角度和角速度要作为参数传递给闭环阶段作为初始值。
在步骤104中，根据q轴电流和电阻影响系数查找表获取电阻影响系数。
根据q轴电流和第二对应关系获取电阻影响系数。
在步骤105中，根据电感影响系数和电阻影响系数计算磁场定向控制函数值。
步骤105可以具体为：根据以下算式计算磁场定向控制函数值：
其中，
在步骤106中，根据磁场定向控制函数值步进调整角速度。
具体实施中，步骤106可以包括步骤106-1至步骤106-3b。
在步骤106-1中，实时判断磁场定向控制函数值是否大于零。
在步骤106-2a中，若磁场定向控制函数值大于零，则根据预设偏差量减小角速度。若磁场定向控制函数值大于零，则q轴电流超前于磁通磁链，故步进减小角速度。
在步骤106-2b中，若磁场定向控制函数值不大于零，则判断磁场定向控制函数值是否小于零。
在步骤106-3a中，若磁场定向控制函数值小于零时，则根据预设偏差量增大角速度。若磁场定向控制函数值小于零，则q轴电流滞后于磁通磁链，故步进增大角速度。
在步骤106-3b中，若磁场定向控制函数值不小于零时，则维持当前的角速度。此时，磁场定向控制函数值为零，则q轴电流与磁通磁链一致，故维持当前的角速度。
为了实现上述磁场定向控制的方法，本发明实施例还提供了一种磁场定向控制的装置，如图2所示，该磁场定向控制的装置20包括查找表建立模块210、角速度判断模块220、电感影响系数获取模块230、电阻影响系数获取模块240、函数值计算模块250和步进调整模块260。
查找表建立模块210，用于电机启动后，建立电感影响系数查找表和电阻影响系数查找表。
角速度判断模块220，用于判断角速度是否满足预设条件。
电感影响系数获取模块230，用于若角速度满足预设条件，则根据q轴电流和电感影响系数查找表获取电感影响系数。
电阻影响系数获取模块240，用于根据q轴电流和电阻影响系数查找表获取电阻影响系数。
函数值计算模块250，用于根据电感影响系数和电阻影响系数计算磁场定向控制函数值。
步进调整模块260，用于根据磁场定向控制函数值步进调整角速度。
其中，如图3所示，查找表建立模块210包括电压获取模块211、第一对应关系建立模块212和第二对应关系建立模块213。
电压获取模块211，用于电机启动后，实时获取电机的角速度、d轴电压和q轴电压。
第一对应关系建立模块212，用于根据角速度和d轴电压获取电感影响系数，并建立q轴电流与电感影响系数的第一对应关系。
第二对应关系建立模块213，用于根据q轴电压获取电阻影响系数，并建立q轴电流与电阻影响系数的第二对应关系。
具体实施中，函数值计算模块250可以具体为：根据以下算式计算磁场定向控制函数值：
其中，
其中，如图4所示，步进调整模块260包括第一函数值判断模块261、第一角速度设定模块262、第二函数值判断模块263、第二角速度设定模块264和结束模块265。
第一函数值判断模块261，用于实时判断磁场定向控制函数值是否大于零。
第一角速度设定模块262，用于若磁场定向控制函数值大于零时，则根据预设偏差量减小角速度。
第二函数值判断模块263，用于若磁场定向控制函数值不大于零时，则判断磁场定向控制函数值是否小于零。
第二角速度设定模块264，用于若磁场定向控制函数值小于零时，则根据预设偏差量增大角速度。
结束模块265，用于若磁场定向控制函数值不小于零时，则维持当前的角速度。
如图5所示，角速度判断模块220包括第一角速度判断模块221和角速度变化值判断模块222。
第一角速度判断模块221，用于判断角速度是否大于预设角速度。
角速度变化值判断模块222，用于若角速度大于预设角速度，则判断预设时间内角速度变化值是否小于预设变化值。
如图6所述，提供了一种磁场定向控制的原理图。
综上所述，本发明实施例在电机启动后建立了电感影响系数查找表和电阻影响系数查找表，当电机进入磁场定向控制后，可以根据上述两个查找表获取电阻影响系数和电感影响系数，进而计算出磁场定向控制函数值以步进调整角速度；故无需状态观测器计算电机位置和速度，且适用于凸极现象不明显的电机，简化了磁场定向控制的算法且提高了磁场定向控制的算法的适用性。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
图7是本发明一实施例提供的一种磁场定向控制的装置的示意图。如图7所示，该实施例的一种磁场定向控制的装置7包括：处理器70、存储器71以及存储在存储器71中并可在处理器70上运行的计算机程序72，例如磁场定向控制的程序。处理器70执行计算机程序72时实现上述各个磁场定向控制的方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至106。或者，处理器60执行计算机程序72时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图2所示模块310至360的功能。
示例性的，计算机程序72可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器71中，并由处理器70执行，以完成本发明。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序72在磁场定向控制的装置7中的执行过程。例如，计算机程序72可以被分割成查找表建立模块210、角速度判断模块220、电感影响系数获取模块230、电阻影响系数获取模块240、函数值计算模块250和步进调整模块260(虚拟装置中的模块)，各模块具体功能如下：
查找表建立模块210，用于电机启动后，建立电感影响系数查找表和电阻影响系数查找表。
角速度判断模块220，用于判断角速度是否满足预设条件。
电感影响系数获取模块230，用于若角速度满足预设条件，则根据q轴电流和所述电感影响系数查找表获取电感影响系数。
电阻影响系数获取模块240，用于根据所述q轴电流和所述电阻影响系数查找表获取电阻影响系数。
函数值计算模块250，用于根据所述电感影响系数和所述电阻影响系数计算磁场定向控制函数值。
步进调整模块260，用于根据所述磁场定向控制函数值步进调整所述角速度。
所述磁场定向控制的装置7可以是电机控制芯片。所述磁场定向控制的装置可包括，但不仅限于，处理器70、存储器71。本领域技术人员可以理解，图7仅仅是磁场定向控制的装置7的示例，并不构成对磁场定向控制的装置7的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述磁场定向控制的装置还可以包括输入输出模块、网络接入模块、总线等。
所称处理器70可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器71可以是所述磁场定向控制的装置7的内部存储单元，例如磁场定向控制的装置7的硬盘或内存。所述存储器71也可以是所述磁场定向控制的装置7的外部存储设备，例如所述磁场定向控制的装置7上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，所述存储器71还可以既包括所述磁场定向控制的装置7的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器71用于存储所述计算机程序以及所述磁场定向控制的装置所需的其他程序和数据。所述存储器71还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，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单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，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单元中，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单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。