直驱系统的控制方法及相关设备与流程

直驱系统的控制方法及相关设备
【技术领域】
1.本发明属于直驱传输技术领域，尤其涉及一种直驱系统的控制方法及相关设备。


背景技术：

2.随着电机技术的发展，各种生产制造行业均在其生产线上部署了各种电机，其中，采用直驱电机的直驱传输系统广泛用于部件运输等流水线的场景下，同时，能够通过传输系统来精确控制到各个传输单元的位置的方案，也逐渐被采用。
3.相关技术的现有直驱传输系统所采用的驱动方案，是将绕组中每个线圈单独进行控制，当动子运动到特定位置时，给相应的线圈通电，从而驱动动子上的磁钢产生运动。
4.然而，相关技术的直驱传输系统中，对于每个线圈都需要单独地进行驱动，其实现需要上位系统进行整体协同控制，在存在多个绕组和线圈的情况下，现有的直驱传输系统所采用的驱动和控制方案更为复杂；其次，从生产制造的角度，线圈单独驱动的直驱传输系统所需要的功率模块数量多，从而增加了制造和使用成本。
5.因此，有必要提供一种新的直驱系统控制方法来解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是提供一种多个线圈作为一个定子进行控制、同时减少直驱系统中功率模块数量的方案。
7.为解决上述技术问题，第一方面，本发明提供了一种直驱系统的控制方法，所述直驱系统包括导轨、贴设于所述导轨的多个定子、滑动设置于所述导轨上的多个动子、对应每一个所述定子的驱动器、以及用于控制所有所述驱动器的控制器，每一所述定子包括定子本体、固定于所述定子本体的多个绕组以及第一位置反馈装置，每一所述动子包括动子本体、固定于所述定子本体的磁钢以及第二位置反馈装置，所述绕组与所述磁钢正对设置，所述控制方法包括以下步骤：
8.s1、通过所述驱动器对对应的所述定子的所述绕组输出电流，使所述绕组驱动与其对应的所述动子沿着所述导轨向单一方向运动；
9.s2、通过所述第一位置反馈装置对所述第二位置反馈装置进行位置感应，获取所述动子相对于所述定子的位置信息，并将所述位置信息发送给所述控制器；
10.s3、根据所述位置信息，更改所述驱动器的驱动模式，使得所述驱动器根据所述驱动模式调整其向对应的所述定子的所述绕组输出电流的大小。
11.优选的，所述驱动模式包括主轴模式与从轴模式，所述驱动器为所述主轴模式时，所述驱动器根据所述位置信息实时调整其向对应的所述定子的所述绕组输出电流的大小；
12.所述驱动器为所述从轴模式时，所述驱动器向对应的所述定子的所述绕组输出电流的大小固定。
13.优选的，当所述动子上的所述磁钢完全处于所述定子的所述绕组的驱动范围内时，所述控制器控制所述定子对应的所述驱动器为所述主轴模式；
14.当所述动子的所述磁钢完全不处于所述定子的所述绕组的驱动范围外时，所述控制器控制所述定子对应的所述驱动器为所述从轴模式。
15.优选的，多个所述定子至少包括相邻设置的第一定子和第二定子，其分别对应的所述驱动器为第一驱动器和第二驱动器，所述第一定子具有第一绕组，所述第二定子具有第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组分别与所述磁钢正对设置，所述动子沿着所述导轨向单一方向运动，且先后接近所述第一定子和所述第二定子正对的位置时，所述第一驱动器和所述第二驱动器的所述驱动模式先后呈连续变化为：
16.当所述动子运动至与所述第一绕组的正对位置时，所述第一驱动器为所述主轴模式，所述第二驱动器为所述从轴模式；
17.当所述动子运动至与所述第一绕组、所述第二绕组相邻处的正对位置时，所述第一驱动器为所述主轴模式，所述第二驱动器为所述主轴模式；
18.当所述动子运动至与所述第二绕组的正对位置时，所述第一驱动器为所述从轴模式，所述第二驱动器为所述主轴模式。
19.优选的，所述第一驱动器和所述第二驱动器向同一所述动子的所述磁钢产生的驱动力方向一致。
20.优选的，所述第一定子和所述第二定子各自对应的所述驱动器连接至同一所述控制器，由所述控制器统一对各所述驱动器进行所述驱动模式的切换控制。
21.优选的，所述控制器根据所述位置信息计算所述动子在所述导轨上运动的绝对位置信息。
22.优选的，所述第一位置反馈装置为读头，所述第二位置反馈装置为栅尺，所述读头与所述栅尺正对设置。
23.第二方面，本发明实施例还提供一种计算机设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上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实施例中的所述直驱系统的控制方法中的步骤。
24.第三方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中所述的直驱系统的控制方法中的步骤。
25.与相关技术相比，本发明提供的直驱系统的控制方法用于一种多个线圈作为一个定子的直驱系统中，每一定子通过一个单独的驱动器进行驱动，并由一个单独的控制器进行全部的驱动器的控制，能够简单地实现不同定子的驱动模式切换，同时避免了多个控制单元带来的控制操作的复杂问题；同时，将多个线圈集成于一个定子、并利用一个驱动器驱动一个定子的方法，能够有效减少直驱系统中功率模块的使用数量，从而降低直驱系统整体的生产和使用成本。
【附图说明】
26.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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
27.图1是本发明实施例所使用的直驱系统的结构示意图；
28.图2是本发明实施例提供的直驱系统的控制方法的步骤流程框图；
29.图3是本发明实施例提供的直驱系统在动子跨定子运动时驱动器驱动模式的变化示意图；
30.图4是本发明实施例提供的计算机设备的结构示意图。
【具体实施方式】
31.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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
32.请参照图1，图1是本发明实施例所使用的直驱系统100的结构示意图，以所述直驱系统100中的一组定子、动子结构为例，所述直驱系统100包括导轨1、贴设于所述导轨1的具有第一位置反馈装置21的定子2、滑动设置于所述导轨1上的具有第二位置反馈装置31的动子3、对应所述定子2的驱动器4、以及用于控制所述驱动器4的控制器5，所述动子3包括动子本体32和固定于所述动子本体32的磁钢33，所述定子2包括定子本体22和固定于所述定子本体的多个绕组23，所述绕组23与所述磁钢33正对设置。所述第一位置反馈装置21和所述第二位置反馈装置31均为一种光电感应装置，且所述第一位置反馈装置21和所述第二位置反馈装置31正对设置，具体的，所述第一位置反馈装置21与所述第二位置反馈装置31处于正对状态时，第一位置反馈装置21能够得到所述第二位置反馈装置31的相对位置。
33.所述定子2包括多个绕组23，作为定子的结构时，多个绕组23组成一个定子的初级，所述直驱系统100包括如上述结构相同的多组定子、动子结构，每一所述定子对应由一个所述驱动器进行控制，但系统内的控制器最少可以只包括一个。
34.请参照图2，图2是本发明实施例提供的直驱系统的控制方法的步骤流程框图，所述方法包括以下步骤：
35.s1、通过所述驱动器对对应的所述定子的所述绕组输出电流，使所述绕组驱动与其对应的所述动子沿着所述导轨向单一方向运动。
36.具体的，以上述直驱系统100为例，所述直驱系统100待机时，动子3的磁钢33与其附近的所述定子2的所述绕组23之间产生气隙磁场，通过所述驱动器4对所述绕组23组成的初级输出电流，使得绕组23产生行波磁场，进一步使动子3的磁钢33与通电的所述绕组23之间产生推力，使得所述动子本体32沿着所述导轨1向推力的方向运动。
37.s2、通过所述第一位置反馈装置对所述第二位置反馈装置进行位置感应，获取所述动子相对于所述定子的位置信息。
38.所述第一位置反馈装置21与所述第二位置反馈装置31处于相对状态时，即第一位置反馈装置21与所述第二位置反馈装置31处于与图2类似的位置时，第二位置反馈装置31的部分位置处于所述第一位置反馈装置21的正对位置上，此时所述第一位置反馈装置21能够得到所述第二位置反馈装置31的相对位置，之后，所述第一位置反馈装置21将得到的所述位置信息发送给所述控制器5。
39.s3、根据所述位置信息，更改所述驱动器的驱动模式，使得所述驱动器根据所述驱
动模式调整其向对应的所述定子的所述绕组输出电流的大小。
40.优选的，所述驱动模式包括主轴模式与从轴模式，所述驱动器4为所述主轴模式时，所述驱动器4根据所述位置信息实时调整其向对应的所述定子2的所述绕组23输出电流的大小；
41.所述驱动器4为所述从轴模式时，所述驱动器4其向对应的所述定子2的所述绕组23输出电流的大小固定。
42.一般地，根据所述驱动器4向所述绕组23输出的电流大小，所述绕组23与所述磁钢33之间产生的推力会不同，在本发明实施例中，当所述驱动器4处于所述主轴模式下时，所述驱动器4会根据所述位置信息对输出电流进行更细致的调整，例如，当动子3整体的位置沿其运动方向运动且相对于所述定子2的位置逐渐靠近时，为了保证所述动子3的加速性能，其输出电流应尽可能大，而当所述动子3逐渐向其运动方向远离所述定子2时，为避免所述动子3的速度波动，其输出电流应逐渐变小，根据这样的动态电流调整，能够使驱动器4这样的功率模块在控制多组绕组的同时，尽可能地节约功率。
43.优选的，当所述动子上的所述磁钢完全处于所述定子的所述绕组的驱动范围内时，所述控制器控制所述定子对应的所述驱动器为所述主轴模式；
44.当所述动子的所述磁钢完全不处于所述定子的所述绕组的驱动范围外时，所述控制器控制所述定子对应的所述驱动器为所述从轴模式。
45.优选的，本发明提供一具体实施例对所述驱动器的所述驱动模式的变化对定子运动的影响作进一步说明：
46.请参照图3，图3是本发明实施例提供的直驱系统在动子跨定子运动时驱动器驱动模式的变化示意图，多个所述定子至少包括相邻设置的第一定子和第二定子，其分别对应的所述驱动器为第一驱动器4和第二驱动器6，所述第一定子具有第一绕组，所述第二定子具有第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组分别与所述磁钢正对设置，所述动子3沿着所述导轨1向单一方向运动、且先后接近所述第一定子和所述第二定子对应的位置时，所述第一驱动器4和所述第二驱动器6的所述驱动模式先后呈连续变化为：
47.当所述动子运动至与所述第一绕组的正对位置时，所述第一驱动器4为所述主轴模式，所述第二驱动器6为所述从轴模式；
48.当所述动子运动至与所述第一绕组、所述第二绕组相邻处的正对位置时，所述第一驱动器4为所述主轴模式，所述第二驱动器6为所述主轴模式；
49.当所述动子运动至与所述第二绕组的正对位置时，所述第一驱动器4为所述从轴模式，所述第二驱动器6为所述主轴模式。
50.在本发明实施例中，若定子对应的驱动器的驱动模式为主轴模式，则说明当前的所述定子对动子产生主要的作用力，在所述第一驱动器4为所述主轴模式，所述第二驱动器6为所述主轴模式的情况下，所述动子3的磁钢33所在的位置恰好同时处于所述第一绕组与所述第二绕组的相邻位置上，此时，需要保证至少有一个定子的驱动器处于所述主轴模式，使得所述动子3能够受到足够的作用力保持其运动状态。也就是说，在一种可能的实施例中，在所述动子3的磁钢32所在的位置恰好同时处于所述第一绕组、所述第二绕组相邻处的正对位置上时，第一驱动器4和所述第二驱动器6对应的所述驱动模式也可以是：
51.所述驱动器4为所述主轴模式，所述第二驱动器6为所述从轴模式；
52.或：
53.所述驱动器4为所述从轴模式，所述第二驱动器6为所述主轴模式。
54.其中，对于如何判断所述动子3的磁钢33所在的位置与所述第一定子2和所述第二定子6的各自的绕组所在位置的关系，具体是通过每一所述定子上的所述第一位置反馈装置21感应所述动子上的所述第二位置反馈装置31得到。
55.优选的，所述第一驱动器和所述第二驱动器向同一所述动子的所述磁钢产生的驱动力方向一致。
56.这样的设置是为了避免所述动子3在所述导轨1上运动时产生不稳定的现象。
57.优选的，所述第一定子和所述第二定子各自对应的所述驱动器连接至同一所述控制器，由所述控制器统一对各所述驱动器进行所述驱动模式的切换。
58.优选的，所述控制器根据所述位置信息计算所述动子在所述导轨上运动的绝对位置信息。
59.在所述直驱系统100中，为了避免不同的所述驱动器输出的电流存在过大的差异，或者产生了对于使动子朝不同方向作用的电流，需要通过所述控制器进行统一的控制，以避免同一动子在运动过程中因为驱动器收到的控制指令的不同导致速度波动。同时，在所述控制器获取到所述位置信息时，可以根据所述位置信息得到所述动子3在所述导轨1上运动的绝对位置信息，例如，在获取到所述位置信息的所述定子在所述直驱系统100中位置固定的情况下，通过作为光电感应装置的所述第一位置反馈装置21和所述第二位置反馈装置31，可以得到所述动子3的相对位置，并进一步通过所述控制器5计算得到所述动子3的绝对位置。
60.所述控制器5通过所述绝对位置，能够对每一所述驱动器的驱动模式进行实时的调整，从而实现直驱系统内多个所述动子的运动控制，并从控制层面降低整个直驱系统的操作复杂度。
61.优选的，所述第一位置反馈装置21为获取光电信号的读头，所述第二位置反馈装置31为间隔距离一致的栅尺。
62.与相关技术相比，本发明提供的直驱系统的控制方法用于一种多个线圈作为一个定子的直驱系统中，每一定子通过一个单独的驱动器进行驱动，并由一个单独的控制器进行全部的驱动器的控制，能够简单地实现不同定子的驱动模式切换，同时避免了多个控制单元带来的控制操作的复杂问题；同时，将多个线圈集成于一个定子、并利用一个驱动器驱动一个定子的方法，能够有效减少直驱系统中功率模块的使用数量，从而降低直驱系统整体的生产和使用成本。
63.本发明实施例还提供一种计算机设备，请参图4所示，图4是本发明实施例提供的计算机设备的结构示意图。所述计算机设备200包括：处理器201、存储器202及存储在所述存储器202上并可在所述处理器201上运行的计算机程序。
64.所述计算机设备200相当于本发明上述实施例的直驱系统100中的控制器5。
65.所述处理器201调用所述存储器202存储的计算机程序，执行所述计算机程序时实现上述实施例中的所述直驱系统的控制方法中的步骤。
66.本发明实施例提供的计算机设备200能够实现如上述实施例中的直驱系统的控制方法中的步骤，且能实现同样的技术效果，参上述实施例中的描述，此处不再赘述。
67.本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例提供的直驱系统的控制方法中的各个过程及步骤，且能实现相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
68.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，rom)或随机存取存储器(random access memory，简称ram)等。
69.需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
70.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
71.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。