针对按摩类应用的电机调速系统及方法与流程

本发明涉及电机调速领域，尤其涉及一种针对按摩类应用的电机调速系统及方法。

背景技术：

电机在按摩类器械中是属于最关键的执行机构，不管是哪种类型电机，在针对按摩类应用时都是需要调速电机的实际运行速度，以适用不同的按摩需求。在实际使用中，如果只纯粹的调整电机的转速，电机输出的机械能经一定的机械结构作用到人体后，人体的适应性和体感舒适性不好，体感出力生硬或在电机重载时没有力度。

如图1所示，现在传统的按摩类的电机调速方案。上面的框图所示是电机转速开环的调速方式，控制器发转速指令给电机驱动电路，驱动电路执行这个指令，并驱动电机运转，电机实际运行时，带重载时电机转速下降，影响使用，直接表现为按摩时电机出力不足。下面的框图是引入电机转速到控制器部分，这样在电机带重载运行时，控制器会调节电机的转速指令，以保证电机输出转速不下降，但是在大力按摩时，给人体感很差，器械作用到人体身上时，体感生硬，甚至在对于一些体弱的人群使用时，这样的调速会造成人体的伤害，使得按摩效果适得其反。

技术实现要素：

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种针对按摩类应用的电机调速系统及方法，将电机的电流信号引入到调速控制中，以电机实际运行时的电流反馈量作为调节电机转速和输出功率的控制量，以提高按摩器械作用到人体的力度的柔合性和舒适性。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种针对按摩类应用的电机调速系统，包括控制器、电机驱动电路、电机、电机电流检测电路和电机速度检测电路，控制器中增设人体模型；电机电流检测电路、电机速度检测电路、电机驱动电路均连接于控制器；电机驱动电路与电机连接；电机电流检测电路、电机速度检测电路与电机连接，采集电流和速度信号，发送至控制器，通过人体模型计算得到功率目标值和转速目标值；控制器根据功率目标值和转速目标值，输出电机运行指令至电机驱动电路，驱动电机运行。

进一步地，人体模型的输入包括变换后的采样电流i1，电流变化di1，电机转速v，输出包括功率目标值和转速目标值；人体模型的选择包括电流与力度比例、按摩行程和不同力度曲线模式。

进一步地，不同力度曲线模式包括轻柔曲线、标准曲线和专业型曲线。

一种针对按摩类应用的电机调速方法，包括步骤：

(1)利用电机电流检测电路采样电机电流i，利用电机速度检测电路采样电机转速v，并送到控制器；

(2)控制器对电机电流i进行适当转换后，送到人体模型；

(3)转换后的电流和转速经过人体模型进行计算后，输出电机的功率目标值和转速目标值至控制器中；

(4)控制器根据功率目标值和转速目标值，输出电机运行指令；

(5)电机驱动电路根据电机运行指令，驱动电机运行。

进一步地，所述步骤(2)中，对采样电机电流i做平滑滤波得到变换后的采样电流i1；并根据采样电机电流i和电机转速v计算电流变化di1。

进一步地，所述步骤(3)中，人体模型的输入包括变换后的采样电流i1，电流变化di1，电机转速v。

有益效果：本发明根据电机驱动的特点，将电机的电流信号引入到调速控制中，以电机实际运行时的电流反馈量作为调节电机转速和输出功率的控制量，保证作用到人体的力就是可以控制的，可以有效提高按摩器械作用到人体的力度的柔合性和舒适性。

附图说明

图1是传统的电机调速系统示意图；

图2是本发明所述的针对按摩类应用的电机调速系统示意图；

图3是人体模型示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

在实际使用中，电机的电流与电机的力矩(或转矩)是成正比的关系，根据电机驱动的特点，将电机的电流信号引入到调速控制中，以电机实际运行时的电流反馈量作为调节电机转速和输出功率的控制量，以提高按摩器械作用到人体的力度的柔合性和舒适性。原理为，控制电机电流就是直接控制按摩器械作用到人体身上的力的大小，只要对电机电流根据实际工况构建模型并整定，那么作用到人体的力就是可以控制的，以保证使用的体感舒适性。

如图2所示，本发明所述的针对按摩类应用的电机调速系统，在整个调整方式中增加了电流反馈回路，即框图中“电机电流检测电路”模块及其对应的输入输出信号。

本发明所述的针对按摩类应用的电机调速系统，包括控制器、电机驱动电路、电机、电机电流检测电路、电机速度检测电路和人体模型；控制器中增设人体模型。

电机电流检测电路、电机速度检测电路与电机连接，采集电流和速度信号，发送至控制器，通过人体模型计算得到功率目标值和转速目标值。控制器根据功率目标值和转速目标值，输出电机运行指令至电机驱动电路，驱动电机运行。

电机电流检测电路、电机速度检测电路、电机驱动电路均连接于控制器；电机驱动电路与电机连接。

如图2所示，本发明的电机调速系统包括传统的调速系统加上电流反馈和一个软件的人体模型处理部分。

本发明的电机调速方法包括步骤：

(1)利用电机电流检测电路，采样电机电流i；利用电机速度检测电路采样电机转速v；并送到控制器；

(2)控制器对电机电流i进行适当转换后，送到人体模型；

采样电流i，根据电机转速v做平滑滤波，得到变换后的采样电流i1；并根据采样电流i和电机转速v计算出电流变化di1。

(3)在人体模型模块，根据电机和机械结构，给出电机电流与作用到人体的力度比例系数，按摩行程和不同力度曲线模式的选择。

如图3所示，人体模型的输入包括变换后的采样电流i1，电流变化di1，电机转速v，输出包括功率目标值和转速目标值。

不同力度曲线模式包括轻柔曲线、标准曲线和专业型曲线。

(4)电流反馈和转速反馈经过人体模型进行计算后，输出电机的功率目标值和转速目标值送到控制器中；

控制器根据功率目标值和转速目标值，输出电机运行指令，而非单纯的电机转速的指令，而是根据人体模型及电流反馈计算出来的电机力矩和功率的指令值。

(5)然后电机驱动电路根据这个指令，驱动电机运行。

本发明对电机转速的控制引入电机运行电流并增加一个人体模型，以控制电机运行时的速度、力度和功率，人体体感的轻重缓急由器械作用到人体的力度大小决定，力度大小与机械结构相关，大小与电机驱动电流成比例，而非生硬的转速控制。按摩器械作用到人体的力度大小，决定器械自身输出的速度和力度的大小，该调速方式适用于大多数的捶、捏、揉类按摩器械和设备。

技术特征：

1.一种针对按摩类应用的电机调速系统，其特征在于，包括控制器、电机驱动电路、电机、电机电流检测电路和电机速度检测电路，控制器中增设人体模型；

电机电流检测电路、电机速度检测电路、电机驱动电路均连接于控制器；电机驱动电路与电机连接；

电机电流检测电路、电机速度检测电路与电机连接，采集电流和速度信号，发送至控制器，通过人体模型计算得到功率目标值和转速目标值；

控制器根据功率目标值和转速目标值，输出电机运行指令至电机驱动电路，驱动电机运行。

2.根据权利要求1所述的针对按摩类应用的电机调速系统，其特征在于，人体模型的输入包括变换后的采样电流i1，电流变化di1，电机转速v，输出包括功率目标值和转速目标值；人体模型的选择包括电流与力度比例、按摩行程和不同力度曲线模式。

3.根据权利要求2所述的针对按摩类应用的电机调速系统，其特征在于，不同力度曲线模式包括轻柔曲线、标准曲线和专业型曲线。

4.一种针对按摩类应用的电机调速方法，其特征在于，包括步骤：

(1)利用电机电流检测电路采样电机电流i，利用电机速度检测电路采样电机转速v，并送到控制器；

(2)控制器对电机电流i进行适当转换后，送到人体模型；

(3)转换后的电流和转速经过人体模型进行计算后，输出电机的功率目标值和转速目标值至控制器中；

(4)控制器根据功率目标值和转速目标值，输出电机运行指令；

(5)电机驱动电路根据电机运行指令，驱动电机运行。

5.根据权利要求4所述的针对按摩类应用的电机调速方法，其特征在于，所述步骤(2)中，对采样电机电流i做平滑滤波得到变换后的采样电流i1；并根据采样电机电流i和电机转速v计算电流变化di1。

6.根据权利要求4所述的针对按摩类应用的电机调速方法，其特征在于，所述步骤(3)中，人体模型的输入包括变换后的采样电流i1，电流变化di1，电机转速v。

技术总结
本发明公开了一种针对按摩类应用的电机调速系统及方法，包括控制器、电机驱动电路、电机、电机电流检测电路和电机速度检测电路，控制器中增设人体模型；电机电流检测电路、电机速度检测电路与电机连接，采集电流和速度信号，发送至控制器，通过人体模型计算得到功率目标值和转速目标值；控制器根据功率目标值和转速目标值，输出电机运行指令至电机驱动电路，驱动电机运行。本发明根据电机驱动的特点，将电机的电流信号引入到调速控制中，以电机实际运行时的电流反馈量作为调节电机转速和输出功率的控制量，保证作用到人体的力就是可以控制的，可以有效提高按摩器械作用到人体的力度的柔合性和舒适性。

技术研发人员：傅华;李鹏
受保护的技术使用者：南京凌鸥创芯电子有限公司
技术研发日：2020.07.30
技术公布日：2020.11.10