CN112214050A - 执行机构的温度补偿方法以及执行机构 - Google Patents

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CN112214050A CN201910618831.8A CN201910618831A CN112214050A CN 112214050 A CN112214050 A CN 112214050A CN 201910618831 A CN201910618831 A CN 201910618831A CN 112214050 A CN112214050 A CN 112214050A
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Abstract

本发明提供了执行机构的温度补偿方法和执行机构，该执行机构的温度补偿方法包括：获取一个基准占空比，具有基准占空比的脉宽驱动信号能够驱动执行机构在一个基准温度下输出一个目标驱动力；获取当前的环境温度；获得一个预先得到的不同温度下的补偿关系；根据环境温度对应的补偿关系以及基准占空比，计算出环境温度下的补偿后占空比，利用具有补偿后占空比的脉宽驱动信号驱动电机，以使执行机构输出目标驱动力。本方案能够实现对执行机构进行温度补偿。

Description

执行机构的温度补偿方法以及执行机构
技术领域
本发明涉及机暖通空调领域，尤其涉及暖通空调领域中用于执行机构的温度补偿方法以及执行机构。
背景技术
执行机构是暖通领域常用的设备，其用于把置于流体通路中的阀门驱动至全开、部分打开，或全关的位置。用于控制暖通***中阀门的执行机构能够精确的使阀门开启到所需的位置。图1示例性地示出了一个典型的阀门和执行机构之间的操控关系。如图1所示，阀门102置于暖气管道10的通路中，阀门102的开度大小可用来调节阀暖气管道中热水的流量。执行器101与阀门102连接，且执行器101将电功率转换为机械驱动力驱动阀门102，实现调控阀门102开度的目的，从而控制暖气管道内的热水流量，最终达到调节房间温度的目的。
输出稳定的驱动力，是保证执行机构正常运行的条件之一。对于具有电机的执行机构来说，由于执行机构的驱动力受执行机构内电机的电功率和电机的输出效率影响，而电机的输出效率受环境温度影响比较大，导致执行机构的驱动力受环境温度影响严重。尤其地，对于具有含油轴承式电机的执行机构如适于房屋应用的执行器来说，含油轴承式电机内部使用的润滑油在低温下会发生凝固，在高温环境下该润滑油又具有充分的润滑性，即在低温下含油轴承式电机输出效率较低，在高温下含油轴承式电机输出效率较高。目前，主要通过改变具有含油轴承式电机的执行机构所处环境的环境温度或者限定具有含油轴承式电机的执行机构能够使用的环境温度范围，以避开温漂对具有含油轴承式电机的执行机构的影响。但这一做法大大限制了具有含油轴承式电机的执行机构的使用范围。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了执行机构的温度补偿方法以及执行机构，实现了对具有含油轴承式电机的执行机构的温度补偿，以使具有含油轴承式电机的执行机构的使用范围不受环境温度所影响。
第一方面，本发明实施例提供了一种执行机构的温度补偿方法，包括：
获取一个基准占空比，具有基准占空比的脉宽驱动信号能够驱动执行机构在一个基准温度下输出一个目标驱动力；
获取当前的环境温度；
获得一个预先得到的不同温度下的补偿关系，其中补偿关系为在利用具有相同占空比的脉宽驱动信号驱动执行机构且使其输出相同驱动力的情况下得到的在基准温度下执行机构中电机的第一转速与在各个不同温度下电机的第二转速之比；
根据环境温度对应的补偿关系以及基准占空比，计算出环境温度下的补偿后占空比；
利用具有补偿后占空比的脉宽驱动信号驱动电机，以使执行机构输出目标驱动力。
在第一种可能的实现方式中，根据第一方面，获取当前的环境温度的步骤包括：
利用下述环境温度计算公式，计算出环境温度；
Tx＝TMCU_Sensor-RJunction_to_ambient×PMCU
其中，
Tx表征计算出的环境温度；
TMCU_sensor表征执行机构中微控制单元感测到的自身温度；
RJunction_to_ambient表征微控制单元自身的热阻；
PMCU表征微控制单元的功耗。
在第二种可能的实现方式中，根据第一方面，获取当前的环境温度的步骤包括：采集至少一个温度传感器检测到的环境温度，该温度传感器安装于执行机构上的任一位置。
在第三种可能的实现方式中，结合第一方面、第一种可能的实现方式以及第二种可能的实现方式中的任意一个，环境温度对应的补偿关系为
Figure BDA0002124022790000021
其中，Tx表征环境温度，Compens(Tx)表征环境温度Tx对应的补偿关系，SP0表征第一转速，
Figure BDA0002124022790000022
表征环境温度Tx下电机的第二转速，
计算出环境温度下的补偿后占空比的步骤包括：
利用下述温度补偿计算公式，计算出环境温度下的补偿后占空比；
Figure BDA0002124022790000023
其中，
Figure BDA0002124022790000024
表征环境温度Tx下的补偿后占空比；
Compens(Tx)表征环境温度Tx对应的补偿关系；
Figure BDA0002124022790000025
表征基准占空比。
在第四种可能的实现方式中，结合第一方面、第一种可能的实现方式以及第二种可能的实现方式中的任意一个，不同温度下的补偿关系为一个对照表，其表明各个温度以及各个温度对应的补偿系数。
在第五种可能的实现方式中，根据第四种可能的实现方式，计算出环境温度下的补偿后占空比还包括：
如果对照表中不包括环境温度，则从对照表中查找出与环境温度最接近的两个近似温度以及与两个近似温度对应的补偿系数；
对两个近似温度对应的两个补偿系数进行线性计算，得到环境温度对应的补偿系数。
在第六种可能的实现方式中，结合第一方面、第一种可能的实现方式以及第二种可能的实现方式中的任意一个，不同温度下的补偿关系为由各个温度以及各个温度对应的补偿关系拟合出的温度-补偿关系曲线。
第二方面，本发明实施例还提供了一种执行机构，包括：
一电机；
一齿轮箱连接到电机；
一驱动力输出部件连接到齿轮箱；
至少一个存储器，用于存储不同温度下的补偿关系，补偿关系为在利用具有相同占空比的脉宽驱动信号驱动执行机构且使其输出相同驱动力情况下得到的在一个基准温度下电机的第一转速与在各个不同温度下电机的第二转速之比；
一微控制单元，连接到至少一个存储器和电机，且配置成获取一个基准占空比，具有基准占空比的脉宽驱动信号能够驱动执行机构在一个基准温度下输出一个目标驱动力；获取当前的环境温度；从存储器中获得补偿关系；根据环境温度对应的补偿关系以及基准占空比，计算出环境温度下的补偿后占空比；以及利用具有补偿后占空比的脉宽驱动信号驱动电机，以使执行机构输出目标驱动力。
在第一种可能的实现方式中，根据第二方面所提供的执行机构，微控制单元包括：
一环境温度计算子模块配置成利用下述环境温度计算公式，计算出当前的环境温度；
Tx＝TMCU_sensor-RJunction_to_ambient×PMCU
其中，Tx表征计算出的环境温度；TMCU_sensor表征微控制单元感测到的自身温度；RJunction_to_ambient表征微控制单元自身热阻；PMCU表征微控制单元的功耗。
在第二种可能的实现方式中，根据第二方面所提供的执行机构，执行机构进一步包括：
至少一温度传感器，安装于执行机构上的任一位置，配置成检测其所在环境的温度；
微控制单元配置成采集温度传感器检测到的温度作为环境温度。
在第三种可能的实现方式中，结合第二方面、第一种可能的实现方式以及第二种可能的实现方式所提供的执行机构，
至少一个存储器存储的环境温度对应的补偿关系为
Figure BDA0002124022790000041
其中，Tx表征环境温度，Compens(Tx)表征环境温度Tx对应的补偿关系，SP0表征第一转速，
Figure BDA0002124022790000042
表征环境温度Tx下电机的第二转速，
微控制单元配置成利用下述温度补偿计算公式，计算出环境温度下的补偿后占空比；
Figure BDA0002124022790000043
其中，
Figure BDA0002124022790000044
表征环境温度Tx下的补偿占空比；
Compens(Tx)表征环境温度Tx对应的补偿系数；
Figure BDA0002124022790000045
表征基准占空比。
在第四种可能的实现方式中，结合第二方面、第一种可能的实现方式以及第二种可能的实现方式所提供的执行机构，
至少一个存储器存储的不同温度下的补偿关系为一个对照表，其表明各个温度以及各个温度对应的补偿系数。
在第五种可能的实现方式中，根据第四种可能的实现方式所提供的执行机构，微控制单元进一步配置成如果对照表中不包括环境温度，则从对照表中查找出与环境温度最接近的两个近似温度以及与两个近似温度对应的补偿系数；对两个近似温度对应的两个补偿系数进行线性计算，得到环境温度对应的补偿系数。
在第六种可能的实现方式中，结合第二方面、第一种可能的实现方式以及第二种可能的实现方式所提供的执行机构，
至少一个存储器存储的不同温度下的补偿关系为由各个温度以及各个温度对应的补偿关系拟合出的温度-补偿关系曲线。
第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在被微控制单元执行时，使微控制单元执行上述第一方面以及第一方面的任意一种可能的实现方式所提供的方法。
由上述技术方案可知，分别获取基准占空比和当前的环境温度以及获得预先得到的不同温度下的补偿关系为计算出环境温度下的补偿后占空比的基础，其中，预先得到的不同温度下的补偿关系为在利用具有相同占空比的脉宽驱动信号驱动执行机构且使其输出相同驱动力的情况下得到的在基准温度下执行机构中电机的第一转速以及在各个不同温度下电机的第二转速之比，而该基准占空比可为出厂预存或用户输入，具有该基准占空比的脉宽驱动信号能够驱动执行机构在一个基准温度下输出一个目标驱动力。一方面，由于执行机构的驱动力主要由电机的电功率以及电机输出效率确定。而环境温度对含油轴承式电机的输出效率的影响主要是所选用的润滑油本身性能造成的。为了确保具有含油轴承式电机的执行机构的驱动力不随温度改变，可以通过对含油轴承式电机的电功率进行调整，来实现对执行机构的温度补偿。另一方面，为含油轴承式电机输入的脉宽驱动信号(下述简称PWM波驱动信号)的占空比与含油轴承式电机的电功率相关，即PWM波驱动信号的占空比固定时，电功率为一个常数。因此，本发明提供的方案通过计算出环境温度下的补偿后占空比，利用具有补偿后占空比的PWM波驱动信号驱动含油轴承式电机，以对含油轴承式电机的电功率进行调整或称温度补偿，以使得执行机构输出的目标驱动力不变，从而避免了环境温度对执行机构使用的限定。
附图说明
图1是执行器工作环境的结构示意图；
图2是本发明一个实施例提供的一种执行机构的结构示意图；
图3是本发明一个实施例提供的一种执行机构的温度补偿方法的流程图；
图4是本发明一个实施例提供的温度补偿前执行机构机械运行效果图；
图5是本发明一个实施例提供的温度补偿后执行机构机械运行效果图；
图6是本发明一个实施例提供的另一种执行机构的结构示意图。
附图标记列表：
101：执行器 102：阀门 201：电机
202：齿轮箱 203：驱动力输出部件 204：存储器
205：微控制单元 2051：环境温度计算子模 206：温度传感器块
301：获取一个基准占空比
302：获取当前的环境温度
303：获得一个预先得到的不同温度下的补偿关系
304：根据环境温度对应的补偿关系以及基准占空比，计算出环境温度下的补偿后占空比
305：利用具有补偿后占空比的脉宽驱动信号驱动电机
具体实施方式
目前针对具有含油轴承式电机的执行机构如适于房屋应用的执行器的驱动力温漂效应，一方面，如前所述，通过改变或者限制具有含油轴承式电机的执行机构所处环境的环境温度。另一方面，通过应用更昂贵的场向量控制(FOC)方案等，以对具有含油轴承式电机的执行机构进行温度补偿。改变或者限制环境温度的方式，无形中限制了含油轴承式电机的执行机构的使用范围。一般来说，具有含油轴承式电机的执行机构大部分为比较低成本的低端执行机构如适于房屋应用的执行器，而增加硬件装置的方式会大大提高具有含油轴承式电机的执行机构的成本。
本发明实施例提及的执行机构可为具有含油轴承式电机的执行机构，更优选地为适于房屋应用的执行器，如应用于室内的执行器和应用于楼宇的执行器等。如前所述，该适于房屋应用的执行器，如区域阀门执行器，应与暖气管道上的区域阀门连接，其通过调节暖气管道中的区域阀门开度，控制暖气管道热水流量，以达到调节房间温度的目的。
本发明实施例提供的温度补偿方法所适用的执行机构可如图2所示，该执行机构101包括电机201、连接到电机的齿轮箱202、连接到齿轮箱的驱动力输出部件203以及置于印制电路板上的至少一个存储器204以及连接到存储器204和电机201的微控制单元205。驱动力输出部件203可与图1示出的暖气管道中的阀门102连接。另外，在驱动力输出部件203为驱动力轴时，该驱动力轴可通过联轴器与图1示出的阀门102连接，该联轴器一端套在图1示出的阀门102芯轴上，驱动力轴***联轴器的轴孔内。
在图2示出的例子中，微控制单元205向电机201发送控制信号，以驱动电机运转。该控制信号例如为具有一定占空比的PWM波驱动信号，用来控制电机201的电功率，而电机201的电功率和输出效率共同决定电机201的机械输出。由于电机201的输出以机械配合方式连接到齿轮箱202，电机201的机械输出例如电机输出轴的转速和扭矩决定齿轮箱202的输出扭矩。同时齿轮箱202以机械配合方式连接到驱动力输出部件203，以通过驱动力输出部件203调节阀门的开度，齿轮箱202的输出扭矩将决定所连接的阀门的开度。
一般来说，在执行机构整个运行过程中，在不改变环境温度的前提下，电机201的输出效率不变。作为电机201输入的PWM波驱动信号的占空比大小会影响电机201的电功率，因而按照环境温度对PWM波驱动信号的占空比进行调整或补偿，可保证电机201的机械输出，从而使执行机构101输出目标驱动力达到预期，即能够驱动所连接的阀门到达目标开度。
基于图2示出的例子，本发明的发明人提出通过对PWM波驱动信号的占空比进行补偿来实现对执行机构的驱动力的温度补偿或调整，即，通过具有补偿后的占空比的PWM波驱动信号调节电机的电功率，实现调节电机的机械输出，而电机的机械输出直接影响齿轮箱的输出扭矩，即实现对执行机构的驱动力的温度补偿或调整。
具体而言，在本发明的一个实施例中，预先确定执行机构随温度的变化规律，即，预先得到一个不同温度下的补偿关系；然后再基于该补偿关系、实际的环境温度以及一个基准占空比(基准温度下的占空比)，确定出补偿后的占空比，从而利用具有该补偿后占空比的PWM波驱动信号驱动执行机构中的电机。
在一个实施例中，具有基准占空比的脉宽驱动信号能够驱动执行机构在一个基准温度下输出一个目标驱动力，该目标驱动力可决定执行机构所连接阀门的开度。具体来说，在执行机构生产或者调试过程中，在基准温度下，通过为执行机构输入具有不同占空比的PWM波驱动信号，在执行机构中的电机稳定运行后，测试不同占空比对阀门开度的影响，而确定出在基准温度下为了达到不同阀门开度所需要的各个基准占空比。其中，基准温度为设定的，该设定的基准温度可为执行机构的较佳运行温度比如执行机构中的电机能够达到最大输出效率对应的环境温度，还可为执行机构使用地区的年平均气温或者常见温度等。
在一个实施例中，不同温度下的补偿关系可依据如下两个因素来确定：
基准温度下执行机构中电机的第一转速，以及各个不同温度下执行机构中电机的第二转速。这里，第一转速和第二转速是在利用具有相同占空比的PWM波驱动信号驱动执行机构且使其输出相同驱动力的情况下获得的。
一方面，上述方案能够在不改变执行机构中电机如含油轴承式电机的输出效率的前提下，通过调节其电功率来实现对执行机构的温度补偿。另一方面，上述方案仅通过调节影响电机的电功率的PWM波驱动信号的占空比来实现温度补偿，从而使得执行机构在不同环境温度条件下均能输出目标驱动力，以驱动阀门达到目标开度。另外，由于整个温度补偿过程均未额外增加硬件装置，与通过场向量控制(FOC)方案等方式相比，本发明实施例提供的温度补偿方法能够有效地降低执行机构实现温度补偿的成本。
图2所示的执行机构的具体操作方法与图3所示执行机构的温度补偿方法基于同一发明构思，以下将结合具体的实施例详细描述本发明提出的执行机构的温度补偿方法。需要说明的是，下述所有实施例中涉及的基准温度对应的第一转速以及各个温度对应的第二转速，均是在利用具有相同占空比的PWM波驱动信号驱动执行机构且使其输出相同驱动力的情况下获得。该各个温度可包含基准温度比如基准温度为25度，则25度、26度、30度、0度、-30度等组成为各个温度。该各个温度也可为除基准温度以外的其他温度，比如基准温度为25度，则26度、30度、0度、-30度等组成各个温度。
下面结合附图对本发明实施例提供的执行机构的温度补偿方法和执行机构进行详细说明。
如图3所示，本发明实施例提供了一种执行机构的温度补偿方法，该温度补偿方法可以包括以下步骤：
步骤301：获取一个基准占空比；
步骤302：获取当前的环境温度；
步骤303：获得一个预先得到的不同温度下的补偿关系；
步骤304：根据环境温度对应的补偿关系以及基准占空比，计算出环境温度下的补偿后占空比；
步骤305：利用具有补偿后占空比的脉宽驱动信号驱动电机，以使执行机构输出目标驱动力。
其中，具有上述步骤301获取的基准占空比的PWM波驱动信号能够驱动执行机构在一个基准温度下输出一个目标驱动力。上述步骤303获得的补偿关系为在利用具有相同占空比的PWM波驱动信号驱动执行机构且使其输出相同驱动力的情况下得到的在基准温度下执行机构中电机的第一转速与在各个不同温度下电机的第二转速之比。另外，该第一转速和第二转速均为电机所能达到的稳定转速。
在上述实施例中，基准温度、基准占空比、第一转速以及各个温度下电机的第二转速可在执行机构生产测试阶段获得，由于执行机构在运行一段时间后会有磨损等，则在执行机构运行一段时间后的维修调试阶段可对基准温度、基准占空比、第一转速以及各个温度下电机的第二转速进行调整。不同温度下的补偿关系的确定可以是预先基于基准温度、第一转速、各个温度以及各个温度下电机的第二转速确定，也可以作为执行机构的温度补偿方法的一个步骤。
在不同温度下的补偿关系的确定为预先基于基准温度、第一转速、各个温度以及各个温度下电机的第二转速确定时，并将确定出的该不同温度下的补偿关系以对照表或者关系曲线的方式存储于执行机构内的至少一个存储器中，在执行温度补偿方法时直接从存储器中获取环境温度下的补偿关系。
在补偿关系的确定作为执行机构的温度补偿方法的一个步骤时，预先确定的基准温度、基准占空比、第一转速、各个温度以及各个温度下电机的第二转速存储于执行机构的存储器内，这样在后续执行机构执行温度补偿方法过程中，可从存储器中获取或者调用预先确定的基准温度、第一转速、各个温度以及各个温度下电机的第二转速，以基于基准温度、第一转速、各个温度以及各个温度下电机的第二转速确定不同温度下的补偿关系。
在图3所示的实施例中，一方面，基于执行机构的驱动力主要由电机的电功率以及电机输出效率确定。而环境温度对执行机构内电机的输出效率的影响主要是所选用的润滑油本身性能造成的，在不能改变执行机构内电机的输出效率的前提下，通过对执行机构内电机的电功率进行温度补偿，实现对执行机构的温度补偿。另一方面，基于为执行机构内电机输入的PWM波驱动信号的占空比与执行机构内电机的电功率相关即PWM波驱动信号的占空比固定时，电功率为一个常数。因此，通过计算出环境温度下的补偿后占空比，利用具有补偿后占空比的PWM波驱动信号驱动执行机构内电机，以对执行机构内电机的电功率进行温度补偿，从而使执行机构输出目标驱动力，从而避免了环境温度对执行机构使用的限定。同时，本发明实施例提供的温度补偿方法简单易行，而且没有额外增加任何的硬件能够有效地降低温度补偿的成本。
为了能够清楚地说明计算出的环境温度下的补偿后占空比以及预先得到的不同温度下的补偿关系的来源基础。以具有含油轴承式电机的执行机构如适于房屋应用的执行器(下述简称执行器)为例展开说明。具体如下：
在为执行器中含油轴承式电机输入的PWM波驱动信号对应的占空比固定(duty＝D0)的前提下，执行器内电机的电功率(PE_D0)则是固定的，同时执行器输出的驱动力固定的前提下，执行器输出的机械功率则固定。
则，在基准温度T0下，稳定运行的执行器所输出的机械功率可满足下述计算公式(1)：
Figure BDA0002124022790000091
在环境温度Tx下，稳定运行的执行器所输出的机械功率可满足计算公式(2)：
Figure BDA0002124022790000092
其中，
Figure BDA0002124022790000093
表征基准温度T0下执行器所输出的机械功率；
Figure BDA0002124022790000094
表征环境温度Tx下执行器所输出的机械功率；SP0表征基准温度T0下执行器中电机的第一转速；
Figure BDA0002124022790000095
表征环境温度Tx下执行器中电机的第二转速；F0表征执行器输出的目标驱动力；CF_to_T表征与执行器内的齿轮箱相关的一个常数；
Figure BDA0002124022790000096
表征基准温度T0下执行器内电机的输出效率；
Figure BDA0002124022790000097
表征环境温度Tx下执行器内电机的输出效率；PE_D0表征执行器内电机的电功率。
则，由上述计算公式(1)和上述计算公式(2)可得下述计算公式(3)：
Figure BDA0002124022790000101
上述计算公式(3)变形后为下述计算公式(4)：
Figure BDA0002124022790000102
实际上，环境温度Tx下执行器的温度补偿，是为了满足等式
Figure BDA0002124022790000103
即环境温度Tx下执行器输出的温度补偿后机械功率
Figure BDA0002124022790000104
等于基准温度下执行器输出的机械功率
Figure BDA0002124022790000105
针对环境温度Tx来说，不管是执行器输出的温度补偿后的机械功率
Figure BDA0002124022790000106
还是温度补偿之前执行器输出的机械功率
Figure BDA0002124022790000107
均受执行器内电机的电功率和输出效率影响。其中，执行器内电机的输出效率与环境温度和电机内的润滑油性质相关，那么，在环境温度和电机内的润滑油性质均不变的前提下，执行器输出的温度补偿后的机械功率
Figure BDA0002124022790000108
以及基准温度下执行器输出的机械功率
Figure BDA0002124022790000109
还分别满足下述计算公式(5)和计算公式(6)：
Figure BDA00021240227900001010
Figure BDA00021240227900001011
其中，
Figure BDA00021240227900001012
表征环境温度Tx下执行器输出的温度补偿后的机械功率；
Figure BDA00021240227900001013
表征环境温度Tx下执行器内电机的温度补偿后的电功率；
Figure BDA00021240227900001014
表征基准温度T0下执行器输出的机械功率；PE_D0表征基准温度T0下执行器内电机的电功率。
由上述计算公式(5)变形可得下述计算公式(7)，上述计算公式(6)变形可得下述计算公式(8)：
Figure BDA00021240227900001015
Figure BDA00021240227900001016
基于计算公式(7)和计算公式(8)可知，环境温度Tx下执行器内电机的温度补偿后的电功率
Figure BDA00021240227900001017
与基准温度T0下执行器内电机的电功率PE_D0之间满足下述计算公式(9)：
Figure BDA00021240227900001018
由于执行器内电机的电功率与为电机输入的PWM波驱动信号的占空比成比例，且该比例为固定值，则结合计算公式(3)和计算公式(9)可得下述计算公式(10)，
Figure BDA0002124022790000111
其中，DutyTx_compensated表征环境温度Tx下补偿后占空比；
Figure BDA0002124022790000112
表征基准温度T0下的占空比；
Figure BDA0002124022790000113
表征基准温度T0下执行器内电机的输出效率；
Figure BDA0002124022790000114
表征环境温度Tx下执行器内电机的输出效率；SP0表征基准温度T0下电机的第一转速；
Figure BDA0002124022790000115
表征环境温度Tx下电机的第二转速。
在实现执行器的温度补偿即为
Figure BDA0002124022790000116
的前提下，相应地，通过为执行器内电机输入具有补偿后占空比的PWM波驱动信号
Figure BDA0002124022790000117
则执行器内电机可获得温度补偿后的电功率
Figure BDA0002124022790000118
执行器内电机按照温度补偿后的电功率
Figure BDA0002124022790000119
运行，使执行器能够输出的温度补偿后的机械功率
Figure BDA00021240227900001110
从而实现了对执行机构的温度补偿。
可选地，上述步骤302中获取当前的环境温度的具体实施方式可有两种：
获取当前的环境温度的方式一：基于执行机构内部的微控制单元感测到的自身温度实现；
获取环境温度的方式二：通过安装于执行机构上任一位置的温度传感器实现。
下面对两种获取环境温度的方式进行分别说明。
针对获取当前的环境温度的方式一：
上述步骤302的具体实施方式可为，
利用下述环境温度计算公式，计算出环境温度；
Tx＝TMCU_sensor-RJunction_to_ambient×PMCU (11)
其中，
Tx表征计算出的环境温度；TMCU_sensor表征执行机构中微控制单元感测到的自身温度；RJunction_to_ambient表征微控制单元自身的热阻；PMCU表征微控制单元的功耗。
在本发明实施例中，执行机构内部的微控制单元(MCU)本身具有温度传感器，执行机构中微控制单元感测到的自身温度为其具有的温度传感器检测到的温度，由于微控制单元的温度受外界的环境温度和与其自身的热变电阻影响，通过上述计算公式(11)，能够相对准确的获得环境温度。其中，微控制单元自身的热变电阻的阻值以及微控制单元的功耗是已知的。
针对获取当前的环境温度的方式二：
采集至少一个温度传感器检测到的环境温度，温度传感器安装于执行机构上的任一位置。
在本发明实施例中，温度传感器可安装的位置，可以为执行机构上的任一位置，更为优选地，温度传感器可安装的位置为执行机构内电机的外壳上，还可为执行机构的外壳外表面，还可为执行机构的外壳内表面，还可为执行机构上的印制电路板上。采集到的温度传感器上的温度即可直接作为环境温度。
可选地，上述步骤303预先得到的不同温度下的补偿关系的存在方式可以有两种。
不同温度下的补偿关系的存在方式一：
包含各个温度以及各个温度对应的补偿系数的对照表。该对照表的具体形式可如下表1或者下表2所示。
表1
Figure BDA0002124022790000121
表2
Figure BDA0002124022790000122
可以理解地，表1和表2给出的环境温度T0、T1、T2、...、Tx、...、Tn-2、Tn-1以及Tn并非按照温度高低排序的，即T0可大于T1，也可小于T1；Tn-1可大于Tn，也可小于Tn等。可以理解地，对照表表1和表2中n为不小于2的正整数。
值得说明的是，针对对照表，可以尽可能多的罗列出不同环境温度对应的电机转速以及补偿系数，同时对照表中给出的环境温度可以为均分，也可为非均分，一般来说，为了能够使补偿系数比较准确，对照表中给出的相邻两个环境温度的差值不大于2.5度。
比如，基准温度T0＝25度，后续选的其他温度需包含小于基准温度的温度以及大于基准温度的温度，即其他温度一般可为大于-50度以及小于70度范围内的任意温度值。可以理解地，表1和表2中的环境温度一般需包括有-50度到0度范围内的温度值、0度到25度范围内的温度值、25度到50度范围内的温度值以及50度到70度范围内的温度值，比较优选地，可尽可能的使表1和表2中给出的环境温度分布均匀。
不同温度下的补偿关系的存在方式二：
由各个温度以及各个温度对应的补偿关系拟合出的温度-补偿系数关系曲线，该温度-补偿系数关系曲线的拟合可直接选用现有的一些曲线拟合软件直接进行拟合，具体拟合过程在此不再赘述。
可以理解地，为了获得比较准确的上述温度-补偿系数关系曲线，可以尽可能多的罗列出不同环境温度以及各个环境温度对应的补偿关系，用于拟合温度-补偿系数关系曲线的环境温度可以为均分，也可为非均分，一般来说，为了能够使温度-补偿系数关系曲线得到的补偿系数比较准确，用于拟合温度-补偿系数关系曲线的相邻两个环境温度的差值不大于2.5度。
针对表1或表2给出的对照表来说，上述步骤303中的环境温度对应的补偿关系为利用对照表，确定出的环境温度对应的补偿系数。
如果对照表中不包括环境温度，则可通过查找对照表直接获取环境温度对应的补偿系数。
如果对照表中不包括所述环境温度，则从对照表中查找出与环境温度最接近的两个近似温度以及与两个近似温度对应的补偿系数；
对两个近似温度对应的两个补偿系数进行线性计算，得到环境温度对应的补偿系数。
该对两个近似温度对应的两个补偿系数进行线性计算，得到环境温度对应的补偿系数具体可为，
利用下述计算公式(12)或者计算公式(13)，计算环境温度对应的补偿系数。
Figure BDA0002124022790000131
Figure BDA0002124022790000141
其中，Compens(Tx)表征环境温度Tx对应的补偿系数；
Figure BDA0002124022790000142
或
Figure BDA0002124022790000143
表征从对照表中查找到的与环境温度最接近的一个近似温度Tm对应的补偿系数；
Figure BDA0002124022790000144
或
Figure BDA0002124022790000145
表征从对照表中查找到的与环境温度最接近的另一个近似温度Tm-1对应的补偿系数，m为不小于1的正整数。
针对温度-补偿系数关系曲线来说，上述步骤303中的环境温度对应的补偿关系利用温度-补偿系数关系曲线，确定环境温度对应的补偿系数。
根据上述表1和表2、计算公式(12)和计算公式(13)可知，环境温度对应的补偿关系或者环境温度对应的补偿系数有两种表达方式分别为
Figure BDA0002124022790000146
在执行机构的温度补偿方法中这两种补偿系数表达方式可以同时存在，也可以择一的方式存在。当两种补偿系数表达方式同时存在时，在对执行机构进行温度补偿之前，需先从两种补偿系数表达方式选择一种应用于温度补偿方法中，使得温度补偿系数可根据需求选择，具有一定的选择或执行灵活性。
当环境温度对应的补偿关系或者环境温度对应的补偿系数为
Figure BDA0002124022790000147
即补偿系数表达方式为
Figure BDA0002124022790000148
其中，Compens(Tx)表征环境温度Tx对应的补偿关系或环境温度Tx对应的补偿系数，SP0表征基准温度对应的第一转速，
Figure BDA0002124022790000149
表征环境温度Tx对应的第二转速，则
计算出环境温度下的补偿后占空比的步骤具体实施方式可包括：利用下述计算公式(14)，计算出环境温度下的补偿后占空比；
Figure BDA00021240227900001410
其中，
Figure BDA00021240227900001411
表征环境温度Tx下的补偿后占空比；Compens(Tx)表征环境温度Tx对应的补偿系数或环境温度Tx对应的补偿系数；
Figure BDA00021240227900001412
表征基准占空比。
当环境温度对应的补偿关系或者环境温度对应的补偿系数为
Figure BDA00021240227900001413
即补偿系数表达方式为
Figure BDA00021240227900001414
其中，Compens(Tx)表征环境温度Tx对应的补偿关系或环境温度Tx对应的补偿系数，SP0表征基准温度对应的第一转速，
Figure BDA00021240227900001415
表征环境温度Tx对应的第二转速，则
利用下述计算公式(15)，计算出环境温度下的补偿后占空比；
Figure BDA0002124022790000151
其中，
Figure BDA0002124022790000152
表征环境温度Tx下的补偿后占空比；Compens(Tx)表征环境温度Tx对应的补偿系数或环境温度Tx对应的补偿系数；
Figure BDA0002124022790000153
表征基准占空比。
上述各个实施例优选地应用于具有含油轴承式电机的执行机构，更优选地适用于房屋的执行器。
为了能够清楚地展示上述给出执行机构的温度补偿方法，产生的温度补偿效果。将上述温度补偿方法应用于美蓓亚公司生产的执行机构(该执行机构型号为BCL3BLDC)中，在恒定的驱动力作用下，在温度补偿之前，在-10度到70度范围内，不同温度下的机械转速如图4所示，从图4可以看出，机械转速波动范围在6.1％左右。在温度补偿之后，在-10度到70度范围内，不同温度下的机械转速如图5所示，从图5可以看出，机械转速波动范围减小为1.5％左右，即对比图4和图5可以明显的看出，温度补偿后，大大减小了机械转速的波动，即实现了温度补偿。由于机械转速是由机械功率产生的，相应地，温度补偿后，执行机构的机械功率波动会大大降低。
可选地，在图2所示的执行机构101基础上，如图6所示，微控制单元205包括：
一环境温度计算子模块2051配置成利用下述环境温度计算公式(16)，计算出当前的环境温度；
Tx＝TMCU_sensor-RJunction_to_ambient×PMCU (16)
其中，Tx表征计算出的环境温度；TMCU_sensor表征微控制单元205感测到的自身温度；RJunction_to_ambient表征微控制单元205自身热阻；PMCU表征微控制单元205的功耗。
可选地，如图2所示，在执行机构包括上述电机201、齿轮箱202、驱动力输出部件203、至少一个存储器204以及微控制器205基础上，执行机构还可进一步包括：至少一温度传感器206，该至少一温度传感器206可安装于执行机构上的任一位置，配置成检测其所在环境的温度；微控制单元205配置成采集温度传感器206检测到的温度作为环境温度。
可选地，至少一个存储器204存储的环境温度对应的补偿关系为
Figure BDA0002124022790000154
其中，Tx表征环境温度，Compens(Tx)表征环境温度Tx对应的补偿关系，SP0表征第一转速，
Figure BDA0002124022790000155
表征环境温度Tx下电机的第二转速，
微控制单元205配置成利用温度补偿计算公式(17)，计算出环境温度下的补偿后占空比；
Figure BDA0002124022790000161
其中，
Figure BDA0002124022790000162
表征环境温度Tx下的补偿占空比；Compens(Tx)表征环境温度Tx对应的补偿系数；
Figure BDA0002124022790000163
表征基准占空比。
可选地，在图2或图6所示执行机构基础上，至少一个存储器204存储的不同温度下的补偿关系为一个对照表，其表明各个温度以及各个温度对应的补偿系数。
可选地，在至少一个存储器204存储有对照表时，微控制单元205进一步配置成如果对照表中不包括环境温度，则从对照表中查找出与环境温度最接近的两个近似温度以及与两个近似温度对应的补偿系数；对两个近似温度对应的两个补偿系数进行线性计算，得到环境温度对应的补偿系数。具体地，对两个近似温度对应的两个补偿系数进行线性计算，得到环境温度对应的补偿系数可按照上述温度补偿方法实施例给出的公式(12)或公式(13)计算得到，在此不再赘述。
可选地，在图2或图6所示执行机构基础上，至少一个存储器204存储的不同温度下的补偿关系为由各个温度以及各个温度对应的补偿关系拟合出的温度-补偿关系曲线。
本发明还提供了一种计算机可读介质，存储用于微控制单元(MCU)执行如本文所述的执行机构的温度补偿方法的指令。另外，还可以提供配有存储介质的***或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该***或者装置的计算机(或CPU或MPU或MCU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。
在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。
用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。
此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作***等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。
此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到***计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展模块中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展模块上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。
需要说明的是，上述各流程和各***结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。上述各实施例中描述的***结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有些模块可能由同一物理实体实现，或者，有些模块可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。
以上各实施例中，硬件模块可以通过机械方式或电气方式实现。例如，一个硬件模块可以包括永久性专用的电路或逻辑(如专门的处理器，FPGA或ASIC)来完成相应操作。硬件模块还可以包括可编程逻辑或电路(如通用处理器或其它可编程处理器)，可以由软件进行临时的设置以完成相应操作。具体的实现方式(机械方式、或专用的永久性电路、或者临时设置的电路)可以基于成本和时间上的考虑来确定。
上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.执行机构的温度补偿方法，其特征在于，包括：
获取一个基准占空比，具有所述基准占空比的脉宽驱动信号能够驱动所述执行机构在一个基准温度下输出一个目标驱动力；
获取当前的环境温度；
获得一个预先得到的不同温度下的补偿关系，其中所述补偿关系为在利用具有相同占空比的脉宽驱动信号驱动所述执行机构且使其输出相同驱动力的情况下得到的在基准温度下所述执行机构中电机(201)的第一转速与在各个不同温度下所述电机(201)的第二转速之比；
根据所述环境温度对应的所述补偿关系以及所述基准占空比，计算出所述环境温度下的补偿后占空比；
利用具有所述补偿后占空比的脉宽驱动信号驱动所述电机(201)，以使所述执行机构输出所述目标驱动力。
2.根据权利要求1所述的温度补偿方法，其特征在于，所述获取当前的环境温度的步骤包括：
利用下述环境温度计算公式，计算出所述环境温度；
Tx＝TMCU_Sensor-RJunction_to_ambient×PMCU
其中，
Tx表征计算出的所述环境温度；
TMCU_sensor表征所述执行机构中微控制单元(205)感测到的自身温度；
RJunction_to_ambient表征所述微控制单元(205)自身的热阻；
PMCU表征所述微控制单元(205)的功耗。
3.根据权利要求1所述的温度补偿方法，其特征在于，所述获取当前的环境温度的步骤包括：采集至少一个温度传感器(206)检测到的环境温度，所述温度传感器(206)安装于所述执行机构上的任一位置。
4.根据权利要求1至3中任一所述的温度补偿方法，其特征在于，
所述环境温度对应的所述补偿关系为
Figure FDA0002124022780000011
其中，Tx表征所述环境温度，Compens(Tx)表征所述环境温度Tx对应的补偿关系，SP0表征所述第一转速，
Figure FDA0002124022780000012
表征所述环境温度Tx下所述电机的第二转速，
所述计算出所述环境温度下的补偿后占空比的步骤包括：
利用下述温度补偿计算公式，计算出所述环境温度下的补偿后占空比；
Figure FDA0002124022780000013
其中，
Figure FDA0002124022780000021
表征所述环境温度Tx下的补偿后占空比；
Compens(Tx)表征所述环境温度Tx对应的补偿关系；
Figure FDA0002124022780000022
表征所述基准占空比。
5.根据权利要求1至3任一所述的温度补偿方法，其特征在于，
所述不同温度下的补偿关系为一个对照表，其表明各个温度以及各个所述温度对应的补偿系数。
6.根据权利要求5所述的温度补偿方法，其特征在于，所述计算出所述环境温度下的补偿后占空比的步骤还包括：
如果所述对照表中不包括所述环境温度，则从所述对照表中查找出与所述环境温度最接近的两个近似温度，以及与所述两个近似温度对应的补偿系数；
对所述两个近似温度对应的两个补偿系数进行线性计算，得到所述环境温度对应的补偿系数。
7.根据权利要求1至3任一所述的温度补偿方法，其特征在于，
所述不同温度下的补偿关系为由各个温度以及各个所述温度对应的补偿关系拟合出的温度-补偿关系曲线。
8.执行机构，其特征在于，包括：
一电机(201)；
一齿轮箱(202)，其连接到所述电机(201)；
一驱动力输出部件(203)，其连接到所述齿轮箱(202)；
至少一个存储器(204)，用于存储不同温度下的补偿关系，所述补偿关系为在利用具有相同占空比的脉宽驱动信号驱动所述执行机构且使其输出相同驱动力情况下得到的在一个基准温度下所述电机(201)的第一转速与在各个不同温度下所述电机(202)的第二转速之比；
一微控制单元(205)，连接到所述至少一个存储器(204)和所述电机(201)，且配置成获取一个基准占空比，具有所述基准占空比的脉宽驱动信号能够驱动所述执行机构在一个基准温度下输出一个目标驱动力；获取当前的环境温度；从所述存储器(204)中获得所述补偿关系；根据所述环境温度对应的所述补偿关系以及所述基准占空比，计算出所述环境温度下的补偿后占空比；以及利用具有所述补偿后占空比的脉宽驱动信号驱动所述电机(201)，以使所述执行机构输出所述目标驱动力。
9.根据权利要求8所述的执行机构，其特征在于，所述微控制单元(205)包括：
一环境温度计算子模块(2051)配置成利用下述环境温度计算公式，计算出当前的所述环境温度；
Tx＝TMCU_Sensor-RJunction_to_ambient×PMCU
其中，Tx表征计算出的所述环境温度；TMCU_sensor表征所述微控制单元(205)感测到的自身温度；RJunction_to_ambient表征所述微控制单元(205)自身热阻；PMCU表征所述微控制单元(205)的功耗。
10.根据权利要求8所述的执行机构，其特征在于，进一步包括：
至少一温度传感器(206)，安装于所述执行机构上的任一位置，配置成检测其所在环境的温度；
所述微控制单元(205)配置成采集所述温度传感器(206)检测到的温度作为所述环境温度。
11.根据权利要求8至10任一所述的执行机构，其特征在于，
所述至少一个存储器(204)存储的所述环境温度对应的所述补偿关系为
Figure FDA0002124022780000031
Figure FDA0002124022780000032
其中，Tx表征所述环境温度，Compens(Tx)表征所述环境温度Tx对应的补偿关系，SP0表征所述第一转速，
Figure FDA0002124022780000036
表征所述环境温度Tx下所述电机的第二转速，
所述微控制单元(205)配置成利用下述温度补偿计算公式，计算出所述环境温度下的补偿后占空比；
Figure FDA0002124022780000033
其中，
Figure FDA0002124022780000034
表征所述环境温度Tx下的补偿占空比；
Compens(Tx)表征所述环境温度Tx对应的补偿系数；
Figure FDA0002124022780000035
表征所述基准占空比。
12.根据权利要求8至10任一所述的执行机构，其特征在于，
所述至少一个存储器(204)存储的不同温度下的补偿关系为一个对照表，其表明各个温度以及各个所述温度对应的补偿系数。
13.根据权利要求12所述的执行机构，其特征在于，
所述微控制单元(205)进一步配置成如果所述对照表中不包括所述环境温度，则从所述对照表中查找出与所述环境温度最接近的两个近似温度以及与所述两个近似温度对应的补偿系数；对所述两个近似温度对应的两个补偿系数进行线性计算，得到所述环境温度对应的补偿系数。
14.根据权利要求8至10任一所述的执行机构，其特征在于，
所述至少一个存储器(204)存储的不同温度下的补偿关系为由各个温度以及各个所述温度对应的补偿关系拟合出的温度-补偿关系曲线。
15.计算机可读介质，其特征在于，所述计算机可读介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在被微控制单元执行时，使所述微控制单元执行权利要求1至7中任一所述的方法。
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