电机旋转控制的方法、装置和电机与流程

1.本发明涉及智能控制领域，更具体涉及一种电机旋转控制的方法、装置和电机。


背景技术：

2.近年来，随着工业自动化领域的不断发展，伺服电机的应用场合及范围越来越广泛，用户对伺服电机运行的可靠性及精确性提出了更高的要求。在实际应用中，伺服电机带载运行时电机转轴旋转中心不可能与负载中心完全重合，会存在一定偏差，当偏差过大时，电机就会出现抖动的情况，这会影响带载效果和电机性能。传统的伺服电机中，负载围绕电机轴转动，旋转中心即为电机轴，负载侧抖动无法通过电机调节，只能通过人为重新安装负载的方式调节，重新安装负载会耗费大量时间与精力，特别是当负载比较大且比较复杂时，这一缺点更加明显。
3.因此需要一种能够有效调整电机旋转中心和负载中心的方案。
4.上述在背景部分公开的信息仅用于对本发明的背景做进一步的理解，因此它可以包含对于本领域普通技术人员已知的不构成现有技术的信息。


技术实现要素：

5.本发明涉及一种电机旋转控制的方法、装置和电机。本发明的方案能够解决电机装配负载后，即使存在装配偏差也可减少负载侧抖动的问题，并且能够大幅提升电机的运行性能；本发明的方案对不规则负载(非圆形)也适用。
6.本发明的第一方面提供了一种电机旋转控制的方法，包括：s1：实时检测电机旋转中心到负载中心的距离a，s2：当实时检测电机旋转中心到负载中心的距离a大于等于预设误差参数b时，设置电机轴横向调整判断参数c和电机轴纵向调整判断参数g；s3：根据所述横向调整判断参数c和所述距离a横向调整电机旋转中心位置，当在横向上确定所述距离a小于误差参数b时停止横向调整；s4：确定停止横向调整时电机旋转中心在纵向与负载中心的距离f，根据所述纵向调整的判断参数g和所述距离f纵向调整电机旋转中心位置，当在纵向上确定所述距离a小于所述误差参数b时停止纵向调整。
7.根据本发明的一个实施例，其中，所述横向调整的判断参数c为：电机旋转中心向左调整后，电机旋转中心与负载中心的距离；所述纵向调整判断参数g为：电机旋转中心向上调整后，电机旋转中心与负载中心的距离。
8.根据本发明的一个实施例，在所述步骤s3中，设置调节参数d和调节参数e，其中调节参数d为：当按步长向右或向下调整电机旋转中心时，电机旋转中心与负载中心的距离；调节参数e为：当按步长向左或向上调整电机旋转中心时，电机旋转中心与负载中心的距离。
9.根据本发明的一个实施例，其中在所述步骤s3中，当c≥a时，确定负载中心在电机旋转中心的右侧，根据调节参数d按步长向右调整电机旋转中心；当c＜a时，确定负载中心在电机旋转中心的左侧，根据调节参数e按步长向左调整电机旋转中心。
10.根据本发明的一个实施例，在所述步骤s4中，当g≥f时，确定负载中心在电机旋转中心的下侧，根据调节参数d按步长向下调整电机旋转中心；当g＜f时，确定负载中心在电机旋转中心的上侧，根据调节参数e按步长向上调整电机旋转中心。
11.根据本发明的一个实施例，在所述步骤s3中，在按步长横向调整电机旋转中心时，所述调节参数d或e的值先减小后增大，当d的值或e的值第一次增大时，结束电机旋转中心的横向调整。
12.根据本发明的一个实施例，其中，在所述步骤s4中，在按步长纵向调整调整电机旋转中心时，当所述调节参数d的值或e的值小于预设的误差参数b时，结束电机旋转中心的纵向调整。
13.根据本发明的一个实施例，其中所述步长为可变步长或固定步长，并且所述步长小于所述误差参数b。
14.根据本发明的一个实施例，所述距离a、横向调整判断参数c、所述纵向调整判断参数g和所述误差参数b具有相同有效位数。
15.本发明的第二方面提供了电机旋转控制的装置，包括存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现根据上述的电机旋转控制的方法。
16.本发明的第三方面提供了一种电机旋转控制的系统，包括：检测装置，用于检测电机旋转中心和负载中心的距离信号；调节装置，用于根据控制器产生的控制信号来调整调节电机轴或电机旋转中心相对与负载中心的位置；控制器，接收距离信号，并根据上述的方法产生控制信号，通过控制信号实时控制所述调节装置。
17.本发明的第四方面提供了一种电机，其使用上述的电机旋转控制的方法，或包括上述的电机旋转控制的装置。
18.本发明的方案通过提供一种自调节型防负载抖动的电机及控制方案，可以通过电机自身的调节来减弱电机的抖动，大幅提高电机在实际运行时的精度和性能。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图进行简单介绍，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而言，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。
20.图1是本发明的示例性实施例的电机旋转控制系统的框图。
21.图2是根据本发明的示例性实施例常规方案与本发明方案对比说明图。
22.图3是据本发明的示例性实施例的检测装置中传感器位置说明图。
23.图4是根据本发明的示例性实施例的电机旋转控制方法的流程图。
24.图5是根据本发明的示例性实施例的电机旋转控制方法的实施流程图。
25.图6是根据本发明的示例性实施例的电机旋转中心调整的示意图。
具体实施例
26.如在本文中所使用的，词语“第一”、“第二”等可以用于描述本发明的示例性实施例中的元件。这些词语只用于区分一个元件与另一元件，并且对应元件的固有特征或顺序
等不受该词语的限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术或科学术语)具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的含意是相同的含意。如在常用词典中定义的那些术语被解释为具有与相关技术领域中的上下文含意相同的含意，而不被解释为具有理想或过于正式的含意，除非在本发明中被明确定义为具有这样的含意。
27.本领域的技术人员将理解的是，本文中描述的且在附图中说明的本发明的装置和方法是非限制性的示例性实施例，并且本发明的范围仅由权利要求书限定。结合一个示例性实施例所说明或描述的特征可与其他实施例的特征组合。这种修改和变化包括在本发明的范围内。
28.下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。在附图中，省略相关已知功能或配置的详细描述，以避免不必要地遮蔽本发明的技术要点。另外，通篇描述中，相同的附图标记始终指代相同的电路、模块或单元，并且为了简洁，省略对相同电路、模块或单元的重复描述。
29.此外，应当理解一个或多个以下方法或其方面可以通过至少一个控制单元或控制器执行。术语“控制单元”，“控制器”,“控制模块”或者“主控模块”可以指代包括存储器和处理器的硬件设备。存储器或者计算机可读存储介质配置成存储程序指令，而处理器具体配置成执行程序指令以执行将在以下进一步描述的一个或更多进程。而且，应当理解，正如本领域普通技术人员将意识到的，以下方法可以通过包括处理器并结合一个或多个其他部件来执行。
30.本发明提供一种自调节型防负载抖动电机及控制方案，先通过负载侧的运行判断其抖动的情况，然后根据负载抖动情况实时调节电机轴的位置，从而减弱负载侧的抖动。
31.图1是本发明的示例性实施例的电机旋转控制系统的框图。
32.如图1所示，电机旋转控制系统包括了、检测装置、调节装置、控制器、负载。
33.其中，一般电机由定子和转子组成，机器人领域使用的伺服电机除传统结构外，还有制动器和编码器等结构。定子一般包括定子铁芯和绕组，转子一般包括转子铁芯、磁铁和电机转轴。
34.检测装置由传感器构成，传感器一般使用红外检测装置，该装置用于检测电机运转时负载抖动情况。
35.调节装置嵌入电机内部，用于根据控制器产生的控制信号来调节电机轴或电机旋转中心相对与负载中心的位置。
36.控制器用于接收检测装置发出的距离信号，产生控制信号，根据控制信号实时控制调节装置。
37.负载为电机拖动的对象，根据不同的工作场合及工况，会有不同类型的负载，一般为圆形结构。
38.图2是根据本发明的示例性实施例常规方案与本发明方案对比说明图。
39.如图2所示，在常规方案中，负载绕电机轴转动，旋转中心即为电机轴，负载侧抖动无法通过电机调节，只能通过人为重新安装负载的方式调节；本发明的方案中，电机自身可以实时调节旋转中心到负载中心上，补偿负载侧的抖动。
40.图3是据本发明的示例性实施例的检测装置中传感器位置说明图。
41.如果图3所示的传感器位置说明图，传感器为红外传感器，负载会将传感器的一部
分遮挡住，因此可以实时判断传感器上的负载半径，再将此参数实时反馈到控制器，来达成调节的目的。
42.图4是根据本发明的示例性实施例的电机旋转控制方法的流程图。
43.如图4所示，在步骤s1中：实时检测电机旋转中心到负载中心的距离a；
44.在步骤s2中：当距离大于预设误差参数b时，设置电机轴横向调整判断参数c和电机轴纵向调整判断参数g；
45.在步骤s3中：根据横向调整判断参数c和距离a横向调整电机旋转中心位置，当在横向上确定距离a小于误差参数b时停止横向调整；
46.在步骤s4中：确定停止横向调整时电机旋转中心在纵向与负载中心的距离f，根据纵向调整的判断参数g和距离f纵向调整电机旋转中心位置，当在纵向上确定距离a小于误差参数b时停止纵向调整。
47.根据本发明的一个或多个实施例，在上述步骤s3和s4中，设置调节参数d和调节参数e，其中调节参数d为：当按步长向右或向下调整电机旋转中心时，电机旋转中心与负载中心的距离；调节参数e为：当按步长向左或向上调整电机旋转中心时，电机旋转中心与负载中心的距离。
48.根据本发明的一个或多个实施例，其中反馈参数a为实时检测电机旋转中心到负载中心的距离，该参数为传感器接收到负载信号后，发给控制器的参数，当检测点的负载半径变大时，该参数也随之变大，反之该参数会变小。
49.根据本发明的一个或多个实施例，误差参数b为人工设定参数，根据工作场合的精度要求，需要设定大小不同的误差参数b，当实际误差小于误差参数b时，电机正常运行。
50.根据本发明的一个或多个实施例，横向(或左右)调整的判断参数c：先向左调节电机位置，然后通过该参数与a的大小情况判断负载中心相对电机轴的位置；当c≥a时，说明向左调误差越调越大，此时判断负载中心在电机轴右侧，因此需要向右调节；反之当c＜a时，说明向左调误差越调越小，此时判断负载中心在电机轴左侧，因此需要向左调节。
51.根据本发明的一个或多个实施例，先假设一个方向进行调整，判断误差是否增大，进而判断调整方向，当确定调整方向后，则调整时调节参数为先减小后增大的，当检测到误差在调节过程中第一次增大时，则调节刚好在临界点附近，此时为判断是否调节好的依据。
52.根据本发明的一个或多个实施例，调节参数d、e表示电机轴与旋转中心的距离，d、e越大说明电机轴中心离负载中心越远，反之越近。在实际调节时，d、e会先减小后增大，当d、e调到最小值时说明此时误差最小，已调到最佳位置。
53.根据本发明的一个或多个实施例，确定停止横向调整时电机旋转中心在纵向与负载中心的距离f，f为临时位置参数，f为左右调节好后的实际位置。
54.根据本发明的一个或多个实施例，设置纵向(上下)调整判断参数g，先向上调节电机位置，然后通过该参数与f的大小情况判断负载中心相对电机轴的位置；当g≥f时，说明向上调误差越调越大，此时判断负载中心在电机轴下侧，因此需要向下调节；反之当g＜f时，说明向上调误差越调越小，此时判断负载中心在电机轴上侧，因此需要继续向上调节。
55.图5是根据本发明的示例性实施例的电机旋转控制方法的实施流程图。
56.如图5所示，电机旋转控制方法的实施流程包括：
57.s51：人工进行负载装配；
58.s52：在人工装配负载后，启动电机，电机进入自调节过程，设定误差参数b；
59.s53：电机旋转一周后，获取负载边缘的轮廓波形，其中负载边缘的轮廓波形也可以在电机旋转一定时间，取轮廓波形的平均值，或最大值；
60.s54：从负载边缘的轮廓波形分离出与电机旋转周期相同周期性的正弦波信号，设定该正弦波信号的幅度值为a；
61.s55：判断误差是否在设定范围b内，即a》b是否成立；
62.s56：如果电机误差在设定的范围b外，即a》b成立，首先向左调节电机轴的位置，并获得调节后从负载边缘的轮廓波形分离出与电机旋转周期相同周期性的正弦波信号的幅度值c；c为电机旋转中心到负载中心的距离值；
63.s57：判断c》a是否成立；
64.s58：如果c》a成立,表明随着时间变化，c越来越大,那么表示调整的误差越来越大，说明向左调整的方向选择错误，电机旋转中心或旋转轴的位置应向右调整，此时调节后的正弦波信号的幅度值为d(调节参数)；
65.s59：判断d是否增大：
66.s60：如果d没有增大，那么继续向右调节电机轴的位置，并继续确定调节后正弦波信号的幅度值d；返回步骤s59；
67.s601:如果d的值增大,当出现第一次增大时，则停止调整电机旋转中心的位置调整，进入步骤s64；
68.s61:如果c＜a，继续向左调节电机轴的位置，调节后的正弦波信号的幅值为e，
69.s62：确定e是否增大
70.s63：如果e没有增大，那么继续向左调节电机轴的位置，并检测调节后的e的值，并继续执行步骤s62；
71.s631：如果e的值增大，当出现第一次增大时，则停止调整电机旋转中心的位置调整，进入步骤s64；
72.s64：此时，左右误差调整好，开始调整上下误差，此时获得正弦信号幅值f；向上调节电机轴位置,调节后的正弦信号幅值为g，g为上下判断参数；
73.s65：判断g》f是否成立；
74.s66：如果g》f成立，如果误差越来越大，说明方向调整错误，改为向下调整正电机旋转中心，调节后的正弦信号的幅值d(调节参数)；
75.s67：确定d《b是否成立；
76.s68：如果d《b不成立，继续向下调节电机旋转中心或旋转轴的位置，调节后的正弦信号的幅值d；
77.s681；如果d《b成立，那么返回步骤s72(电机正常运行)；
78.s69：如果g》f不成立，那么继续向上调节电机轴或电机旋转中心的位置，调节后的正弦信号的幅值为e(调节参数)；
79.s70：判断e《b是否成立；
80.s71：如果e《b不成立，继续向上调节电机旋转中心，调节后的正弦信号的幅值为e；
81.s711：如果e《b成立，则返回步骤s72(电机正常运行)；
82.s72：如果误差在设定的范围b内，则表示电机正常运行，无需调整电机轴的位置。
83.根据本发明的一个或多个实施例，在电机旋转中心调整过程中，当旋转中心往负载中心处调节时，d会越来越小，当调整超过负载中心时，此时d才会开始增大，因为d的大小表示了旋转中心离负载中心的距离。因此当d开始增大时，表明调整经过了负载中心，此时调整停止，因此上下调整的结束条件为d或e第一次增大时，此时负载中心距电机旋转中心的距离一定小于b；
84.根据本发明的一个或多个实施例，在一个方向上调整后无需判断是否在误差参数b的范围内，需进行两个方向调整后在进行判断d＜b或e＜b才满足要求，例如上下调整的终止条件为d《b或e《b。
85.根据本发明的一个或多个实施例，当左右调整好后，不存在上下无需调整的情况，根据该流程图5，至少需上下调整两次后判断出d＜b或e＜b，此时电机正常运行。
86.根据本发明的一个或多个实施例，误差参数b为误差值，即电机旋转中心与负载中心的距离，单位为长度单位，本发明取毫米(mm)。当距离为0(即b＝0)时，两个中心重合，此时为最佳运行状态，但此最佳运行状态理论上可达到，实际能达到的可能性极小。可以根据电机使用场合确定b数值的上限，即上限为一个不确定数，故b的取值范围为[0，b]。
[0087]
根据本发明的一个或多个实施例，c和g是一个中间临时量，仅仅做判断用，例如c的大小与电机初始状态a，及调节装置每次调节步长有关，c＝a
±
步长，例如a＝5mm，b＝4mm，步长＝2mm，则向左调节后c＝a
±
步长＝3mm或7mm。
[0088]
根据本发明的一个或多个实施例，每次调整范围大小通过设置调节装置参数大小来确定，如每次步长调整3mm的距离，每次调整范围不可过大，否则会造成过度调节，每次调整范围也不可过小，否则会造成因调节次数过多而导致调节速度过慢。c大于a或小于a的判断通过检测装置确定，可以在检测装置设置数据精度，参数c与a保证一样的有效位数，然后作比较判断大小，具体的有效位数通过电机使用场合要求精度来设置，精度越高，设置的有效位数越多，同理f与a保证一样的有效位数。其中步长为可变步长或固定步长，并且所述步长小于所述误差参数。
[0089]
根据本发明的一个或多个实施例，理想状态下d、e最小值为0，此时负载中心与电机轴中心重合，为电机最佳运行状态，此点唯一存在，但此状态实际达到可能性极小，故本发明的“d、e调整到最小”是指d、e在b以内即可。
[0090]
根据本发明的一个或多个实施例，本发明中所有的参数均为电机旋转中心与负载中心的距离，单位为长度单位，例如mm(毫米)，其中只有参数b为人工设定参数，其他参数均为电机运转过程中电机旋转中心与负载中心的实际距离，这些参数的不同之处在于时刻不同(由于电机在运转，故电机旋转中心与负载中心的距离在时刻变化)或者方向不同(如左右、上下方向)。
[0091]
图6是根据本发明的示例性实施例的电机旋转中心调整的示意图。
[0092]
如图6所示，电机带负载运行时控制器根据旋转中心与负载最优装配点之间的偏差，先左右调节旋转中心的位置，再上下调节旋转中心的位置，确保旋转中心与负载最优装配点重合。其中，当误差参数b大小确定时，负载最优装配点随之确定。当上下左右方向实际误差均《b时，这些点均称为负载最优装配点。理论上b＝0时，为最优装配点，此点唯一存在，但实际由于检测装置的精度问题，b＝0的极限位置很难达到。因此，本发明的最佳装配点是以b为半径，电机旋转中心为圆心的一个球域。
[0093]
根据本发明的一个或多个实施例，还提供了一种电机旋转控制的装置，包括存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现本发明的电机旋转控制的方法。
[0094]
一种电机，其使用本发明的的电机旋转控制的方法，或包括本发明的电机旋转控制的装置，或包括本发明的电机旋转控制的系统。
[0095]
根据本发明的一个或多个实施例，本发明中的一个或多个控制逻辑可以使用存储在非暂时性计算机和/或机器可读介质(例如硬盘驱动器、闪存、只读存储器、光盘、数字多功能磁盘、高速缓存、随机存取存储器和/或任何其他存储设备或存储磁盘)上的编码的指令(例如，计算机和/或机器可读指令)来实现如本发明以上系统中的流程的处理，在非暂时性计算机和/或机器可读介质中存储任何时间期间(例如，延长的时间段、永久的、短暂的实例、临时缓存和/或信息高速缓存)的信息。如本文所使用的，术语“非暂时性计算机可读介质”被明确定义为包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘，并且排除传播信号并排除传输介质。
[0096]
根据本发明的一个或多个实施例，本发明的系统中的逻辑可以使用控制电路、(控制逻辑、主控系统或控制模块)来实现，其可以包含一个或多个处理器，也可以在内部包含有非暂时性计算机可读介质。具体地，主控系统或控制模块可以包括微控制器mcu。用于实现本发明系统中一个或多个逻辑的处理的处理器可以诸如但不限于一个或多个单核或多核处理器。(一个或多个)处理器可包括通用处理器和专用处理器(例如，图形处理器、应用处理器等)的任何组合。处理器可与其耦接和/或可包括计存储器/存储装置，并且可被配置为执行存储在存储器/存储装置中的指令，以实现在本发明中控制器上运行的各种应用和/或操作系统。
[0097]
作为本发明示例的上文涉及的附图和本发明的详细描述，用于解释本发明，但不限制权利要求中描述的本发明的含义或范围。因此，本领域技术人员可以很容易地从上面的描述中实现修改。此外，本领域技术人员可以删除一些本文描述的组成元件而不使性能劣化，或者可以添加其它的组成元件以提高性能。此外，本领域技术人员可以根据工艺或设备的环境来改变本文描述的方法的步骤的顺序。因此，本发明的范围不应该由上文描述的实施例来确定，而是由权利要求及其等同形式来确定。
[0098]
尽管本发明结合目前被认为是可实现的实施例已经进行了描述，但是应当理解本发明并不限于所公开的实施例，而相反的，意在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同配置。