一种高动态响应伺服电批力矩控制方法及装置与流程

1.本发明涉及力矩控制技术领域，具体涉及一种高动态响应伺服电批力矩控制方法及装置。


背景技术：

2.交流伺服电机的力矩与电流为线性关系，使得目前很多场合上，使用交流伺服电机作为伺服电批的执行元件，当前伺服电批应用中，当高速打螺丝时候，当螺丝打紧瞬间，由于惯性的存在，很容产生的超出设定值的力矩，导致产品受损，目前行业处理方法都是利用多段力矩设置，在高速运行时候设置小力矩，当螺丝在小力矩打紧之后再切换到低速进行最后的设定力矩打紧。
3.现有技术缺点：1、需要设置多段力矩，入牙时候设置高速，先用小力矩打紧后，再设置为低速来最终锁紧，导致工作效率低；2、没有考虑到打紧瞬间，克服机构惯量而需要的力矩，导致最终锁紧力矩不准、超限和导致产品受损。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中，1、需要设置多段力矩，入牙时候设置高速，先用小力矩打紧后，再设置为低速来最终锁紧，导致工作效率低；2、没有考虑到打紧瞬间，克服机构惯量而需要的力矩，导致最终锁紧力矩不准、超限和导致产品受损的问题，从而提供一种高动态响应伺服电批力矩控制方法及装置。
5.为解决上述技术问题，本发明公开实施例至少提供一种高动态响应伺服电批力矩控制方法及装置。
6.第一方面，本发明公开实施例提供了一种高动态响应伺服电批力矩控制方法，包括：根据预设的锁附力矩t
l
、预设的惯量参数j、预设的摩擦系数b和电机角速度wr计算电机电磁力矩te；根据所述电机电磁力矩te和预设的转矩系数k
t
计算电流指令i
qref
；将所述电流指令i
qref
输入电流调节器，所述电流调节器进行电流闭环控制，同时检测电机电流iq是否等于所述电流指令i
qref
；如果是，则根据所述电机电磁力矩te、预设的惯量参数j、预设的摩擦系数b和所述电机角速度wr计算实时的锁附力矩t
l1
。
7.可选地，所述根据预设的锁附力矩t
l
、预设的惯量参数j、预设的摩擦系数b和电机角速度wr计算电机电磁力矩te，包括：。
8.可选地，所述根据所述电机电磁力矩te和预设的转矩系数k
t
计算电流指令i
qref
，包括：
。
9.可选地，所述根据所述电机电磁力矩te、预设的惯量参数j、预设的摩擦系数b和所述电机角速度wr计算实时的锁附力矩t
l1
，包括：。
10.可选地，所述电机角速度wr按下述方式进行计算：如果检测到的电机电流iq等于所述电流指令i
qref
，则所述电流调节器输出电压指令v给svpwm模块;所述svpwm模块输出pwm调制信号值p1给电机;所述电机输出时角度信息p；根据所述时角度信息p计算所述电机角速度wr。
11.可选地，所述根据所述时角度信息p计算所述电机角速度wr，包括：。
12.第二方面，本发明公开实施例还提供一种高动态响应伺服电批力矩控制装置，包括：第一计算模块，用于根据预设的锁附力矩t
l
、预设的惯量参数j、预设的摩擦系数b和电机角速度wr计算电机电磁力矩te；第二计算模块，用于根据所述电机电磁力矩te和预设的转矩系数k
t
计算电流指令i
qref
；控制模块，用于将所述电流指令i
qref
输入电流调节器，所述电流调节器进行电流闭环控制，同时检测电机电流iq是否等于所述电流指令i
qref
；第三计算模块，用于当检测电机电流iq等于所述电流指令i
qref
时，则根据所述电机电磁力矩te、预设的惯量参数j、预设的摩擦系数b和所述电机角速度wr计算实时的锁附力矩t
l1
。
13.可选地，所述电机角速度wr按下述方式进行计算：如果检测到的电机电流iq等于所述电流指令i
qref
，则所述电流调节器输出电压指令v给svpwm模块;所述svpwm模块输出pwm调制信号值p1给电机;所述电机输出时角度信息p；根据所述时角度信息p计算所述电机角速度wr。
14.第三方面，本发明公开实施例还提供一种计算机设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行上述第一方面，或第一方面中任一种可能的实施方式中的步骤。
15.第四方面，本发明公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，该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运行时执行上述第一方面，或第一方面中任一种可能的实施方式中的步骤。
16.本发明的实施例提供的技术方案可以具有以下有益效果：根据预设的锁附力矩t
l
、预设的惯量参数j、预设的摩擦系数b和电机角速度wr计算电机电磁力矩te；根据所述电机电磁力矩te和预设的转矩系数k
t
计算电流指令i
qref
；将所述电流指令i
qref
输入电流调节器，所述电流调节器进行电流闭环控制，同时检测电机电流iq是否等于所述电流指令i
qref
；如果是，则根据所述电机电磁力矩te、预设的惯量参数j、预设的摩擦系数b和所述电机角速度wr计算实时的锁附力矩t
l1
，本发明根据电机与负载动力学方程，把运行过程中的克服惯量所需力矩相关项考虑进来，提高力矩锁定瞬间的精度，保证整个锁附过程力矩不超限，缩短整个力矩锁附过程，提高工作效率。
17.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
19.图1示出了本发明公开实施例所提供的一种高动态响应伺服电批力矩控制方法的流程图；图2示出了本发明公开实施例所提供的一种高动态响应伺服电批力矩控制装置的结构示意图；图3示出了本发明公开实施例所提供的另一种高动态响应伺服电批力矩控制方法的流程图；图4示出了本发明公开实施例所提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
20.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
21.实施例1如图1所示，本发明公开实施例所提供的一种高动态响应伺服电批力矩控制方法，该方法包括：s11：根据预设的锁附力矩t
l
、预设的惯量参数j、预设的摩擦系数b和电机角速度wr计算电机电磁力矩te；s12：根据所述电机电磁力矩te和预设的转矩系数k
t
计算电流指令i
qref
；s13：将所述电流指令i
qref
输入电流调节器，所述电流调节器进行电流闭环控制，同时检测电机电流iq是否等于所述电流指令i
qref
；s14：如果是，则根据所述电机电磁力矩te、预设的惯量参数j、预设的摩擦系数b和所述电机角速度wr计算实时的锁附力矩t
l1
。
22.在具体实践中，所述根据预设的锁附力矩t
l
、预设的惯量参数j、预设的摩擦系数b和电机角速度wr计算电机电磁力矩te，包括：。
23.在具体实践中，所述根据所述电机电磁力矩te和预设的转矩系数k
t
计算电流指令i
qref
，包括：。
24.在具体实践中，所述根据所述电机电磁力矩te、预设的惯量参数j、预设的摩擦系数b和所述电机角速度wr计算实时的锁附力矩t
l1
，包括：。
25.在具体实践中，所述电机角速度wr按下述方式进行计算：如果检测到的电机电流iq等于所述电流指令i
qref
，则所述电流调节器输出电压指令v给svpwm模块;所述svpwm模块输出pwm调制信号值p1给电机;所述电机输出时角度信息p；根据所述时角度信息p计算所述电机角速度wr。
26.在具体实践中，所述根据所述时角度信息p计算所述电机角速度wr，包括：。
27.可以理解的是，本实施例提供的技术方案，根据预设的锁附力矩t
l
、预设的惯量参数j、预设的摩擦系数b和电机角速度wr计算电机电磁力矩te；根据所述电机电磁力矩te和预设的转矩系数k
t
计算电流指令i
qref
；将所述电流指令i
qref
输入电流调节器，所述电流调节器进行电流闭环控制，同时检测电机电流iq是否等于所述电流指令i
qref
；如果是，则根据所述电机电磁力矩te、预设的惯量参数j、预设的摩擦系数b和所述电机角速度wr计算实时的锁附力矩t
l1
，本发明根据电机与负载动力学方程，把运行过程中的克服惯量所需力矩相关项考虑进来，提高力矩锁定瞬间的精度，保证整个锁附过程力矩不超限，缩短整个力矩锁附过程，提高工作效率。
28.实施例2如图2所示，本发明实施例还提供一种高动态响应伺服电批力矩控制装置，包括：第一计算模块21，用于根据预设的锁附力矩t
l
、预设的惯量参数j、预设的摩擦系数b和电机角速度wr计算电机电磁力矩te；第二计算模块22，用于根据所述电机电磁力矩te和预设的转矩系数k
t
计算电流指令i
qref
；控制模块23，用于将所述电流指令i
qref
输入电流调节器，所述电流调节器进行电流闭环控制，同时检测电机电流iq是否等于所述电流指令i
qref
；第三计算模块24，用于当检测电机电流iq等于所述电流指令i
qref
时，则根据所述电
机电磁力矩te、预设的惯量参数j、预设的摩擦系数b和所述电机角速度wr计算实时的锁附力矩t
l1
。
29.在具体实践中，所述电机角速度wr按下述方式进行计算：如果检测到的电机电流iq等于所述电流指令i
qref
，则所述电流调节器输出电压指令v给svpwm模块;所述svpwm模块输出pwm调制信号值p1给电机;所述电机输出时角度信息p；根据所述时角度信息p计算所述电机角速度wr。
30.可以理解的是，本实施例提供的技术方案，根据预设的锁附力矩t
l
、预设的惯量参数j、预设的摩擦系数b和电机角速度wr计算电机电磁力矩te；根据所述电机电磁力矩te和预设的转矩系数k
t
计算电流指令i
qref
；将所述电流指令i
qref
输入电流调节器，所述电流调节器进行电流闭环控制，同时检测电机电流iq是否等于所述电流指令i
qref
；如果是，则根据所述电机电磁力矩te、预设的惯量参数j、预设的摩擦系数b和所述电机角速度wr计算实时的锁附力矩t
l1
，本发明根据电机与负载动力学方程，把运行过程中的克服惯量所需力矩相关项考虑进来，提高力矩锁定瞬间的精度，保证整个锁附过程力矩不超限，缩短整个力矩锁附过程，提高工作效率。
31.实施例3如图3所示，本发明实施例还提供另一种高动态响应伺服电批力矩控制方法，包括：s31：根据预设的锁附力矩t
l
、预设的惯量参数j、预设的摩擦系数b和电机角速度wr计算电机电磁力矩te，计算公式为；s32：根据所述电机电磁力矩te和预设的转矩系数k
t
计算电流指令i
qref
，计算公式为；s33：将所述电流指令i
qref
输入电流调节器，所述电流调节器进行电流闭环控制，同时检测电机电流iq是否等于所述电流指令i
qref
；s34：如果是，则根据所述电机电磁力矩te、预设的惯量参数j、预设的摩擦系数b和所述电机角速度wr计算实时的锁附力矩t
l1
，计算公式为。
32.在具体实践中，所述电机角速度wr按下述方式进行计算：如果检测到的电机电流iq等于所述电流指令i
qref
，则所述电流调节器输出电压指令v给svpwm模块;所述svpwm模块输出pwm调制信号值p1给电机;所述电机输出时角度信息p；根据所述时角度信息p计算所述电机角速度wr。
33.在具体实践中，所述根据所述时角度信息p计算所述电机角速度wr，包括：。
34.可以理解的是，本实施例提供的技术方案，根据预设的锁附力矩t
l
、预设的惯量参数j、预设的摩擦系数b和电机角速度wr计算电机电磁力矩te；根据所述电机电磁力矩te和预设的转矩系数k
t
计算电流指令i
qref
；将所述电流指令i
qref
输入电流调节器，所述电流调节器进行电流闭环控制，同时检测电机电流iq是否等于所述电流指令i
qref
；如果是，则根据所述电机电磁力矩te、预设的惯量参数j、预设的摩擦系数b和所述电机角速度wr计算实时的锁附力矩t
l1
，本发明根据电机与负载动力学方程，把运行过程中的克服惯量所需力矩相关项考虑进来，提高力矩锁定瞬间的精度，保证整个锁附过程力矩不超限，缩短整个力矩锁附过程，提高工作效率。
35.实施例4本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器1和处理器2，如图4所示，所述存储器1存储有计算机程序，所述处理器2执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的方法。
36.其中，存储器1至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器（例如，sd或dx存储器等）、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器1在一些实施例中可以是高动态响应伺服电批力矩控制系统的内部存储单元，例如硬盘。存储器1在另一些实施例中也可以是高动态响应伺服电批力矩控制系统的外部存储设备，例如插接式硬盘，智能存储卡（smart media card, smc），安全数字（secure digital, sd）卡，闪存卡（flash card）等。进一步地，存储器1还可以既包括高动态响应伺服电批力矩控制的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器1不仅可以用于存储安装于高动态响应伺服电批力矩控制的应用软件及各类数据，例如高动态响应伺服电批力矩控制程序的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
37.处理器2在一些实施例中可以是一中央处理器（central processing unit, cpu）、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器1中存储的程序代码或处理数据，例如执行高动态响应伺服电批力矩控制程序等。
38.可以理解的是，本实施例提供的技术方案，根据预设的锁附力矩t
l
、预设的惯量参数j、预设的摩擦系数b和电机角速度wr计算电机电磁力矩te；根据所述电机电磁力矩te和预设的转矩系数k
t
计算电流指令i
qref
；将所述电流指令i
qref
输入电流调节器，所述电流调节器进行电流闭环控制，同时检测电机电流iq是否等于所述电流指令i
qref
；如果是，则根据所述电机电磁力矩te、预设的惯量参数j、预设的摩擦系数b和所述电机角速度wr计算实时的锁附力矩t
l1
，本发明根据电机与负载动力学方程，把运行过程中的克服惯量所需力矩相关项考虑进来，提高力矩锁定瞬间的精度，保证整个锁附过程力矩不超限，缩短整个力矩锁附过程，提高工作效率。
39.本发明公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，该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运行时执行上述方法实施例中所述的方法的步骤。其中，该存储介质可以是易失性或非易失的计算机可读取存储介质。
40.本发明公开实施例所提供的高动态响应伺服电批力矩控制方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行上
述方法实施例中所述的方法的步骤，具体可参见上述方法实施例，在此不再赘述。
41.本发明公开实施例还提供一种计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现前述实施例的任意一种方法。该计算机程序产品可以具体通过硬件、软件或其结合的方式实现。在一个可选实施例中，所述计算机程序产品具体体现为计算机存储介质，在另一个可选实施例中，计算机程序产品具体体现为软件产品，例如软件开发包（software development kit，sdk）等等。
42.可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
43.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
44.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特定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。
45.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。例如，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。
46.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。
47.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。
48.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
49.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
50.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。