CN112398406B - 一种电机运行控制方法、装置、存储介质及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机运行控制方法、装置、存储介质及电子设备，其过程包括：S1、在电机以预设转速运行过程中，获取电机运行至少一周时对应的平均转速；S2、获取电机在运行至少一周内的任意一换向周期对应的瞬时转速；S3、建立初始PI控制环，分别获取与平均转速对应的第一比例系数和第一积分系数、与瞬时转速对应的第二比例系数和第二积分系数；S4、根据第一比例系数和第一积分系数以平均转速与预设转速做PI控制以获取对应的第一调整量；根据第二比例系数和第二积分系数以瞬时转速与预设转速做PI控制以获取对应的第二调整量；S5、获取第一调整量和第二调整量的和以作为第三调整量以对电机做斩波控制。实施本发明能够有效地保证电机的稳定运行。

Description

一种电机运行控制方法、装置、存储介质及电子设备

技术领域

本发明涉及电机技术领域，更具体地说，涉及一种电机运行控制方法、装置、存储介质及电子设备。

背景技术

为保证电机稳定运行，通常会使用预设转速与反馈转速的转速差做PI控制。而在PI控制中，其反馈转速的读取和计算非常重要。传统的PI控制中一般仅选一个合适的周期，读取一组反馈转速，对其与预设转速作差，完成PI控制。但对于特别是当转速低于60RPM时，若读取转速的周期过短，则易受干扰影响产生波动，难以稳定运行；若读取转速的周期过长，则在保持低速稳定运行的同时，动态性能不佳。传统的单一控制已难以满足这种超低速稳定运行又要保证较好的动态性能的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述部分技术缺陷，提供一种电机运行控制方法、装置、存储介质及电子设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电机运行控制方法，其过程包括：

S1、在电机以预设转速运行过程中，获取所述电机运行至少一周时对应的平均转速；

S2、获取所述电机在运行所述至少一周内的任意一换相周期对应的瞬时转速；

S3、建立初始PI控制环，为所述初始PI控制环分别获取与所述平均转速对应的第一比例系数和第一积分系数、与所述瞬时转速对应的第二比例系数和第二积分系数；

S4、根据所述第一比例系数和所述第一积分系数以所述平均转速与所述预设转速做PI控制，获取平均参考电流值对应的第一调整量；并根据所述第二比例系数和所述第二积分系数以所述瞬时转速与所述预设转速做PI控制，获取瞬时参考电流值对应的第二调整量；

S5、获取所述第一调整量和所述第二调整量的和以作为第三调整量，根据所述第三调整量对所述电机做斩波控制。

优选地，本发明的电机运行控制方法还包括：

S0、比较所述预设转速与一预设值，当所述预设转速不高于所述预设值时，执行所述步骤S1至所述步骤S5；

S02、当所述预设转速高于所述预设值时，执行所述步骤S1并执行以下步骤：

S31、建立所述初始PI控制环，以所述初始PI控制环分别获取与所述平均转速对应的第一比例系数和第一积分系数；

S41、根据所述第一比例系数和所述第一积分系数以所述平均转速与所述预设转速做PI控制，获取平均参考电流值对应的第一调整量，以所述第一调整量对所述电机做斩波控制。

优选地，所述预设转速低于所述预设值包括所述预设转速小于或等于60PRM。

优选地，所述步骤S2中，所述获取所述电机在运行所述至少一周内的任意一换相周期对应的瞬时转速；包括：

在所述至少一周内，根据所述电机的位置感应装置获取单次换相对应的时间以获取电机单步运行时间，并根据所述单步运行时间得到对应的瞬时转速。

优选地，获取所述电机单步运行时间，包括：

获取所述电机运行所述至少一周内对应的任一个单步的运行时间。

优选地，在所述步骤S5中，所述斩波控制包括电压斩波控制或电流斩波控制。

优选地，在所述步骤S1中，所述至少一周包括一到五周。

另，本发明还构造一种电机运行控制装置，包括：

第一获取单元，用于在电机以预设转速运行过程中，获取所述电机运行至少一周时对应的平均转速；

第二获取单元，用于获取所述电机在运行所述至少一周内的任意一换相周期对应的瞬时转速；

第三获取单元，用于建立初始PI控制环，为所述初始PI控制环分别获取与所述平均转速对应的第一比例系数和第一积分系数、与所述瞬时转速对应的第二比例系数和第二积分系数；

第一执行单元，用于根据所述第一比例系数和所述第一积分系数以所述平均转速与所述预设转速做PI控制，获取平均参考电流值对应的第一调整量；

第二执行单元，用于根据所述第二比例系数和所述第二积分系数以所述瞬时转速与所述预设转速做PI控制，获取瞬时参考电流值对应的第二调整量；

第三执行单元，用于获取所述第一调整量和所述第二调整量的和以作为第三调整量，根据所述第三调整量对所述电机做斩波控制。

优选地，本发明的一种电机运行控制装置，还包括：

判断单元，用于比较所述预设转速与一预设值，当所述预设转速低于所述预设值时驱动所述第一获取单元和所述第二获取单元动作。

本发明还构造一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上面中任意一项所述的电机运行控制方法。

本发明还构造一种电子设备，包括存储器和处理器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于执行所述计算机程序实现如上面任一项所述的电机运行控制方法。

实施本发明的一种电机运行控制方法、装置、存储介质及电子设备，具有以下有益效果：能够有效地保证电机的稳定运行。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一种电机运行控制方法一实施例中的程序流程图；

图2是本发明一种电机运行控制方法另一实施例中的程序流程图；

图3是本发明一种电机运行控制装置一实施例中的逻辑框图；

图4是本发明一种电机运行控制装置另一实施例中的逻辑框图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，在本发明的一种电机运行控制方法第一实施例中，其过程包括：S1、在电机以预设转速运行过程中，获取所述电机运行至少一周时对应的平均转速；即，电机在工作之前，先对电机的转速进行预先设置，即该设置电机以预设转速开始运转，但实际上电机在运行过程中受负载等因素的影响，实际转速可能并不等于预设转速。在电机旋转工作中，需获取电机的实际转速，由于电机的实际转速跟其运行时间有一定的关系，因此为了保证获取实际转速的准确，其获取电机至少旋转一周对应的平均转速。

S2、获取所述电机在运行所述至少一周内的任意一换相周期对应的瞬时转速；即，在电机运行至少一周的时间内，获取平均转速的同时，其可以同时获取电机运行过程中任意一换相周期对应的瞬时转速。即根据所述电机的位置感应装置获取单次换相对应的时间以获取电机单步运行时间，并根据所述单步运行时间计算得到对应的瞬时转速。

S3、建立初始PI控制环，为所述初始PI控制环分别获取与所述平均转速对应的第一比例系数和第一积分系数、与所述瞬时转速对应的第二比例系数和第二积分系数；具体的，根据电机***建立初始PI控制环，通过预设转速和平均转速Back_Spd_Aver的速度差，使用增量式PI，调试KP和KI值，使得电机可以稳定运行。此时的KP、KI值即为其通过初始PI控制环获取平均转速对应的第一比较系数KP1和第一积分系数KI1；其具体增量式PI公式可以采用：Err＝Ref_value-Back_value；DeErr＝Err-PreErr；ΔOut_value＝Err*KI+DeErr*KP；当PreErr＝Err；则最终得到Out_Value＝ΔOut_value。在获取第一PI控制环的基础上，增加第二PI控制环，通过预设转速和瞬时转速Back_Spd_Inst的速度差，同样使用增量式PI，调试KP和KI值，使得电机在保持静态稳定运行的基础上保证动态运行状况良好，此时的KP、KI值即为其通过初始PI控制环获取平均转速对应的第二比较系数KP2和第二积分系数KI2。

S4、根据所述第一比例系数和所述第一积分系数以所述平均转速与所述预设转速做PI控制，获取平均参考电流增量值作为对应的第一调整量；并根据所述第二比例系数和所述第二积分系数以所述瞬时转速与所述预设转速做PI控制，获取瞬时参考电流增量值作为对应的第二调整量。具体的，分别以根据所述第一比例系数KP1和所述第一积分系数KI1并通过平均转速和预设转速做PI控制，获取对应的平均参考电流增量值Delt_I_Ref_Aver，将其做作为对应的第一调整量；根据所述第二比例系数KP2和所述第二积分系数KI2并通过瞬时转速和预设转速做PI控制，获取对应瞬时参考电流增量值Delt_I_Ref_Inst作为对应的第二调整量。

S5、获取所述第一调整量和所述第二调整量的和以作为第三调整量，根据所述第三调整量对所述电机做斩波控制。具体的，在获取到对应的调整量后，对两个调整量求和，即得到最终的调整量，根据该调整量得到最终的输出量参考电流值，通过与实时采样得到的实际电流值做比较，完成对电机的电流斩波控制。其具体过程为，获取第一调整量对应的平均参考电流增量值Delt_I_Ref_Aver和第二调整量对应的瞬时参考电流增量值Delt_I_Ref_Inst的和以作为第三调整量Delt_I_Ref_Aver+Delt_I_Ref_Inst。基于增量式PI，输出量参考电流I_Ref+＝(Delt_I_Ref_Aver+Delt_I_Ref_Inst)；即根据第三调整量(Delt_I_Ref_Aver+Delt_I_Ref_Inst)得到的输出量参考电流I_Ref对所述电机做电流斩波控制。

如图2所示，一实施例中，本发明的一种电机运行控制方法还包括：S0、在电机运行过程中，比较所述预设转速与一预设值，当所述预设转速不高于所述预设值时，执行所述步骤S1至所述步骤S5。具体的，通常在电机运行速度极低时，其运行过程中保持电机静态稳定运行、动态快速响应的难度较大，因此，在执行上述的步骤之前，可以确认电机的预设转速是否高于预设值，当预设转速不高于预设值时，即电机运行速度低于或等于预设值时，则认为电机需要在极低的转速下运行，则通过上述的方法对电机运行过程进行控制。

可选的，一实施例中，本发明的一种电机运行控制方法还包括：S02、当所述预设转速高于所述预设值时，执行所述步骤S1：S31、建立所述初始PI控制环，以所述初始PI控制环分别获取与所述平均转速对应的第一比例系数和第一积分系数；S41、根据所述第一比例系数和所述第一积分系数以所述平均转速与所述预设转速做PI控制，获取平均参考电流值对应的第一调整量，以所述第一调整量对所述电机做斩波控制。即当所述预设转速大于或等于所述预设值时，其可以直接通过平均转速做PI控制，无需增加瞬时转速PI控制部分。

可选的，所述预设转速低于所述预设值包括所述预设转速小于或等于60PRM。即当预设转速小于或等于60PRM时，则可以认为电机运行在极低的转速下，其可以通过上述的控制过程实现电机的运行控制。

所述获取所述电机在运行所述至少一周内的任一换相周期对应的瞬时转速；包括：根据所述电机的位置感应装置获取的单次换相对应的时间以所获取的单步运行时间，并根据所述单步运行时间计算得到对应的瞬时转速。具体的，电机运行过程中，可以获取电机换相一次即运行单步的时间内的转速作为电机的瞬时转速，电机换相的过程可以通过电机的位置感应装置获取，其中，电机的位置感应装置可以为通用的HALL或光电开关。

可选的，所述获取所述电机单步运行时间，包括：获取所述电机运行所述至少一周内对应的任一个单步的运行时间。具体的，其中瞬时转速的获取可以为在平均转速获取周期内的人任意换相周期对应的瞬时转速。

可选的，在所述步骤S1中，所述至少一周包括一到五周。具体的，电机平均转速的获取周期可以根据实际电机控制***来确定，相对来说，预设转速越低，周期越长；预设转速越高，周期越短。

另，如图3所示，本发明的一种电机运行控制装置，包括：

第一获取单元111，用于在电机以预设转速运行过程中，获取所述电机运行至少一周时对应的平均转速；

第二获取单元112，用于获取所述电机在运行所述至少一周内的任意一换相周期对应的瞬时转速；

第三获取单元113，用于建立初始PI控制环，以所述初始PI控制环分别获取与所述平均转速对应的第一比例系数和第一积分系数、与所述瞬时转速对应的第二比例系数和第二积分系数；

第一执行单元121，用于根据所述第一比例系数和所述第一积分系数以所述平均转速与所述预设转速做PI控制，获取平均参考电流值对应的第一调整量；

第二执行单元122，用于根据所述第二比例系数和所述第二积分系数以所述瞬时转速与所述预设转速做PI控制，获取瞬时参考电流值对应的第二调整量；

第三执行单元123，用于获取所述第一调整量和所述第二调整量的和以作为第三调整量，根据所述第三调整量对所述电机做电压斩波控制或电流斩波控制。

具体的，这里的电机运行控制装置各单元之间具体的配合操作过程具体可以参照上述电机运行控制方法，电机在工作过程中，其对电机以预设转速运行过程中，其获取电机的平均转速，由于电机的平均转速跟其运行时间有一定的关系，因此为了保证获取平均转速的准确，其获取电机至少旋转一周对应的平均转速。其可以同时获取电机运行过程中任意一换相周期对应的瞬时转速。建立一初始PI控制环，根据平均转速和预设转速，得到该对应的第一比例系数和第一积分系数，根据瞬时转速和预设转速得到对应的第二比较系数和第二积分系数，在获取到对应的调整量后，对两个调整量求和，即得到最终的调整量，根据该调整量对电机进行电压或电流的控制，其具体的控制过程可以采用电压斩波控制或者电流斩波控制。

在一实施例中，如图4所示，本发明的电机运行控制装置还包括判断单元130，用于比较所述预设转速与一预设值，当所述预设转速低于所述预设值时驱动所述第一获取单元111和所述第二获取单元112动作。即，在执行上述的步骤之前，可以确认电机的预设转速是否低于低于预设值，当预设转速低于预设值时，则认为电机需要在极低的转速下运行，则通过上述的方法对电机运行过程进行控制。其更具体的过程可以参照上文，这里不再赘述。

另，本发明的一种电子设备，包括存储器和处理器；存储器用于存储计算机程序；处理器用于执行计算机程序实现如上面任意的电机运行控制方法。具体的，根据本发明的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过电子设备下载和安装并且执行时，执行本发明实施例的方法中限定的上述功能。本发明中的电子设备可为笔记本、台式机、平板电脑、智能手机等终端，也可为服务器。

另，本发明的一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上面任意一项的电机运行控制方法。具体的，需要说明的是，本发明上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是但不限于是电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本发明中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。

上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种电机运行控制方法，其特征在于，其过程包括：

S1、在电机以预设转速运行过程中，获取所述电机运行至少一周时对应的平均转速；

S2、获取所述电机在运行所述至少一周内的任意一换相周期对应的瞬时转速；

S3、建立初始PI控制环，以所述初始PI控制环分别获取与所述平均转速对应的第一比例系数和第一积分系数、与所述瞬时转速对应的第二比例系数和第二积分系数；

S4、根据所述第一比例系数和所述第一积分系数以所述平均转速与所述预设转速做PI控制，获取平均参考电流值对应的第一调整量；并根据所述第二比例系数和所述第二积分系数以所述瞬时转速与所述预设转速做PI控制，获取瞬时参考电流值对应的第二调整量；

S5、获取所述第一调整量和所述第二调整量的和以作为第三调整量，根据所述第三调整量对所述电机做斩波控制。

2.根据权利要求1所述的电机运行控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

S01、比较所述预设转速与一预设值，当所述预设转速不高于所述预设值时，执行所述步骤S1至所述步骤S5；

S02、当所述预设转速高于所述预设值时，执行所述步骤S1并执行以下步骤：

S31、建立所述初始PI控制环，以所述初始PI控制环分别获取与所述平均转速对应的第一比例系数和第一积分系数；

S41、根据所述第一比例系数和所述第一积分系数以所述平均转速与所述预设转速做PI控制，获取平均参考电流值对应的第一调整量，以所述第一调整量对所述电机做斩波控制。

3.根据权利要求2所述的电机运行控制方法，其特征在于，所述预设转速低于所述预设值包括所述预设转速小于或等于60PRM。

4.根据权利要求1所述的电机运行控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述获取所述电机在运行所述至少一周内的任意一换相周期对应的瞬时转速；包括：

在所述至少一周内，根据所述电机的位置感应装置获取单次换相对应的时间以获取电机单步运行时间，并根据所述单步运行时间得到对应的瞬时转速。

5.根据权利要求4所述的电机运行控制方法，其特征在于，所述获取所述电机单步运行时间，包括：

获取所述电机运行所述至少一周内对应的任一个单步的运行时间。

6.根据权利要求1所述的电机运行控制方法，其特征在于，在所述步骤S5中，所述斩波控制包括电压斩波控制或电流斩波控制。

7.一种电机运行控制装置，其特征在于，包括：

第一获取单元，用于在电机以预设转速运行过程中，获取所述电机运行至少一周时对应的平均转速；

第二获取单元，用于获取所述电机在运行所述至少一周内的任意一换相周期对应的瞬时转速；

第三获取单元，用于建立初始PI控制环，为所述初始PI控制环分别获取与所述平均转速对应的第一比例系数和第一积分系数、与所述瞬时转速对应的第二比例系数和第二积分系数；

第一执行单元，用于根据所述第一比例系数和所述第一积分系数以所述平均转速与所述预设转速做PI控制，获取平均参考电流值对应的第一调整量；

第二执行单元，用于根据所述第二比例系数和所述第二积分系数以所述瞬时转速与所述预设转速做PI控制，获取瞬时参考电流值对应的第二调整量；

第三执行单元，用于获取所述第一调整量和所述第二调整量的和以作为第三调整量，根据所述第三调整量对所述电机做电压斩波控制或电流斩波控制。

8.根据权利要求7所述的电机运行控制装置，其特征在于，还包括：

判断单元，用于比较所述预设转速与一预设值，当所述预设转速低于所述预设值时驱动所述第一获取单元和所述第二获取单元动作。

9.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任意一项所述的电机运行控制方法。

10.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于执行所述计算机程序实现如权利要求1-6任一项所述的电机运行控制方法。

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