本发明涉及电气传动控制,尤其涉及一种交流电机编码器信息反馈方法、装置及存储介质。
背景技术:
1、交流电机因结构简单、效率高和节能等特点,广泛应用于冶金、石化、船舶、电梯、造纸等各个领域。为满足高性能生产工艺要求,通常采用带编码器的闭环矢量控制模式实现高精度驱动控制性能。
2、由于恶劣的工作环境或人员误操作等原因,编码器可能会发生故障。目前,现有技术中只能在交流电机编码机正常运行时才能将电机编码器的速度信息反馈给控制系统,一旦发生故障,电机便会停止。
3、在交流电机矢量控制系统中,必须对转速进行闭环控制,尤其针对一些高可靠高性能交流电机带编码器且需要连续运行要求的特殊场景时,一旦编码器发生故障,就会造成测速信息反馈不准确或丢失,从而严重影响整个控制系统的驱动控制性能,甚至故障停机,导致控制系统崩溃中断运行,造成巨大的经济损失和人员伤亡。
技术实现思路
1、本发明提供一种交流电机编码器信息反馈方法、装置及存储介质,用以解决编码器发生故障时,无法将编码器信息反馈给控制系统,导致驱动控制性能下降甚至系统崩溃中断运行的问题。
2、第一方面,本发明提供一种交流电机编码器信息反馈方法,所述方法包括:
3、获取交流电机编码器在闭环矢量控制模式下测得的第一速度;
4、获取全阶磁链观测器的定子电流状态观测值、转子磁链状态观测值和定子电流实际值,得到第二速度;
5、基于所述第一速度和所述第二速度判定编码器是否故障,并输出编码器故障类型信息;其中,所述编码器故障类型信息包括编码器偏差故障信息和编码器断线故障信息;
6、基于所述编码器故障类型信息、所述第一速度和所述第二速度输出第三速度,并反馈给所述交流电机控制系统。
7、进一步的,基于交流电机编码器的脉冲信号得到所述第一速度;
8、其中,所述脉冲信号包括:高频计数脉冲频率、编码器信号脉冲计数值、编码器信号单圈脉冲数值、高频脉冲信号计数值。
9、进一步的,所述第一速度的计算方式包括:
10、;
11、其中,表示高频计数脉冲频率;表示编码器信号脉冲计数值;表示编码器信号单圈脉冲数值;表示高频脉冲信号计数值。
12、进一步的,所述第二速度的计算方式包括:
13、;
14、其中,、表示辨识交流电机转子转速的调节系数;表示微分算子,是一种数学符号;、表示所述定子电流实际值;、表示所述定子电流状态观测值;、表示所述转子磁链状态观测值。
15、进一步的,基于所述第一速度和所述第二速度判定编码器是否故障,并输出编码器故障类型信息,包括:
16、判定所述第一速度是否等于零;
17、若否,则基于第一速度和第二速度的差值,得到速度偏差,将所述速度偏差与获取的预设速度第一偏差值和预设速度第二偏差值进行比较;其中,所述预设速度第一偏差值大于所述预设速度第二偏差值;若速度偏差大于预设速度第二偏差值,则输出编码器偏差故障信息;反之,输出编码器正常运行信息;
18、若是,则继续判定在连续时间内所述第一速度是否等于零;若是,则输出编码器断线故障信息;反之,输出编码器正常运行信息。
19、进一步的,基于所述编码器故障类型信息、所述第一速度和所述第二速度输出第三速度,包括:
20、若输出编码器偏差故障,则根据速度偏差确定加权补偿方式输出所述第三速度;
21、若输出编码器断线故障,则;
22、若输出编码器正常运行信息,则。
23、进一步的,根据速度偏差确定加权补偿方式输出所述第三速度包括:
24、若所述速度偏差大于或等于预设速度第一偏差值时,则;
25、若所述速度偏差大于预设速度第二偏差值且小于预设速度第一偏差值时,则;其中,表示编码器测速偏差模式下的补偿系数。
26、进一步的,判定在连续时间内所述第一速度是否等于零包括:
27、当系统期望速度大于第一阈值时,若连续在时间内未捕获到脉冲,表示所述第一速度等于零;
28、当系统期望速度大于或等于第二阈值且小于或等于第一阈值时,若连续在时间内未捕获到脉冲,表示所述第一速度等于零;
29、当系统期望速度小于第二阈值时,若连续在时间内未捕获到脉冲,表示所述第一速度等于零。
30、第二方面,本发明提供了一种计算机装置,包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序以实现上述任一项所述方法的步骤。
31、第三方面,本发明提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序/指令,该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
32、总体而言,本发明提供一种交流电机编码器信息反馈方法、装置及存储介质,通过本发明所构思的技术方案,与现有技术相比能够取得下列有益效果:
33、第一,本发明建立了分级故障检测模型和分级容错运行模式,通过在有无编码器的情况下采用两种算法分别得到两个速度,并基于这两个速度进行编码器故障检测,并基于编码器故障状态结果进行不同的速度反馈处理,使得即使在编码器测速信息反馈不准确或丢失时,也能有效识别出编码器是处于偏差故障还是断线故障,上报报警信号,并将速度信息反馈给控制系统,有效解决了编码器信号反馈不准确或丢失而导致驱动控制性能下降甚至系统崩溃问题,不仅可以用于生产设备维护,而且保证了生产控制系统的连续可靠运行。
34、第二,根据编码器脉冲信号、全阶磁链观测器和转速自适应律得到的第一速度和第二速度的速度偏差,并根据速度偏差确定加权补偿方式,以输出第三速度;可以在有效判断编码器处于偏差故障模式时,提高编码器信息反馈的准确性,在保证系统可靠运行的同时实现高精度控制性能。
35、第三,通过无编码器情况下的闭环矢量控制模式运行,也即是利用全阶磁链观测器进行测速,可以保证当编码器信号丢失时,在进行断线故障确认后,通过无编码器闭环矢量控制运行,能有效避免因高速高负载导致的过流故障进而引发系统崩溃停止运行。
1.一种交流电机编码器信息反馈方法,其特征在于,所述方法包括:
2.如权利要求1所述的一种交流电机编码器信息反馈方法,其特征在于,基于交流电机编码器的脉冲信号得到所述第一速度;
3.如权利要求2所述的一种交流电机编码器信息反馈方法,其特征在于,所述第一速度的计算方式包括:
4.如权利要求1所述的一种交流电机编码器信息反馈方法,其特征在于,所述第二速度的计算方式包括:
5.如权利要求1所述的一种交流电机编码器信息反馈方法,其特征在于,基于所述第一速度和所述第二速度判定编码器是否故障,并输出编码器故障类型信息,包括:
6.如权利要求1~5中任一项所述的一种交流电机编码器信息反馈方法,其特征在于,基于所述编码器故障类型信息、所述第一速度和所述第二速度输出第三速度,包括:
7.如权利要求6所述的一种交流电机编码器信息反馈方法,其特征在于,根据速度偏差确定加权补偿方式输出所述第三速度包括:
8.如权利要求5所述的一种交流电机编码器信息反馈方法,其特征在于,判定在连续时间内所述第一速度是否等于零包括:
9.一种计算机装置,包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1~8任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序/指令,其特征在于,该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1~8任一项所述方法的步骤。