CN112910353B - 一种基于传感器偏差自校正的电机控制方法、装置和*** - Google Patents

Abstract

本发明属于电机控制领域，公开一种基于传感器偏差自校正的电机控制方法、装置和***，电机控制***包括控制器和传感器；由控制器执行的方法包括：确定传感器的参考偏差值；获取电机实时转速数据，将其与预设的转速阈值进行比较；若电机实时转速数据大于转速阈值，则根据参考偏差值计算电机控制信号并输出，反之则获取传感器的实际偏差测量值，将其与参考偏差值进行比较，若实际偏差测量值与参考偏差值之间的差值不大于预设的差值阈值，则将参考偏差值更新为当前实际偏差测量值，根据更新后的实际偏差测量值计算电机控制信号并输出。本发明能够实现在电机控制过程中对传感器偏差值进行自适应电机工作状态的校正，减少传感器偏差不准确对电机控制运行的不利影响。

Description

一种基于传感器偏差自校正的电机控制方法、装置和***

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，特别是一种基于传感器偏差自校正的电机控制方法、装置和***。

背景技术

电机控制过程中，一般都要用到电流和电压传感器，但是电流和电压传感器一般都存在偏差值。为了消除偏差值对于电机控制的影响，当前存在两种做法：一是在电机出厂或者第一次运行时，标定并储存传感器的偏差值，电机运行时，调出偏置值，进行相关运算得到控制输出信号，控制电机运行；二是在每次***上电后电机运行前，测量传感器的实际偏差值，供后续电机控制时使用。

但是，上述第一种做法，忽略了传感器***和电源***随电机控制器使用时间延长而变化的问题，会造成储存的偏置值与实际偏差值越来越不一致的现象，在使用较长时间后，仍沿用原始传感器偏差值对电机进行控制，会对电机运行带来不利影响。采用上述第二种做法时，如果测量传感器的偏差值时电机处于旋转过程中，电机会产生相应的相电压和相电流，从而导致测量出的偏差值不准确，也会影响电机的正常运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于传感器偏差自校正的电机控制方法、装置和***，能够实现在电机控制过程中对传感器偏差值进行自适应电机工作状态的校正，减少传感器偏差不准确对电机控制运行的不利影响。本发明采用的技术方案如下。

一方面，本发明提供一种基于传感器偏差自校正的电机控制方法，电机控制***包括控制器和传感器；方法由控制器执行，包括：

确定传感器的参考偏差值；

获取电机实时转速数据；

将所述电机实时转速数据与预设的转速阈值进行比较；

响应于所述电机实时转速数据大于所述转速阈值，则根据参考偏差值计算电机控制信号，并输出；

响应于电机实时转速数据小于或等于所述转速阈值，则获取传感器的实际偏差测量值，将所获取的实际偏差测量值与所述参考偏差值进行比较，若所述实际偏差测量值与参考偏差值之间的差值不大于预设的差值阈值，则将参考偏差值更新为当前实际偏差测量值，根据更新后的实际偏差测量值计算电机控制信号，并输出。

以上方案，通过参考偏差值的选择及更新机制设计，能够实现传感器偏差值的动态更新，从而避免传感器长时间使用后偏差值随之变化不再准确而影响电机控制效果的问题。同时，转速阈值可设置为对应电机静止状态或极低转速状态时的转速值，也即，本发明仅在电机处于静止开始运行或转速极低时进行实际传感器偏差测量值的获取，并将其与参考偏差值进行比较，进而决定是否更新用于后续电机运行控制的参考偏差值。由此即可避免：由于电机旋转过程中相电压、相电流的产生，传感器实际偏差测量值不准确，导致更新后的参考偏差值不准确而影响电机控制的问题。

可选的，本发明方法还包括：在将所获取的实际偏差测量值与所述参考偏差值进行比较时， 若所述实际偏差测量值与参考偏差值之间的差值大于预设的差值阈值，则计算用于控制电机运行于跛行方式的电机控制信号，并输出。

可选的，方法还包括：若所述实际偏差测量值与参考偏差值之间的差值大于预设的差值阈值，则输出故障报警信号。上述差值阈值可根据故障情况的经验值预先设置。

前述方案中，本发明传感器的参考偏差值可获取自外部，如从外部存储器读取、由外部输入等。更新后的参考偏差值可重新写至外部存储器或显示输出，下一轮控制所需的参考偏差值可再次从外部存储器读取，或者通过软件赋值方式在后续控制时由控制器直接调用。具体如下两种实施方式。

作为一种实施方式，电机控制***还包括存储器；存储器中预存储原始参考偏差值；

所述确定传感器的参考偏差值为，从存储器读取参考偏差值；

方法还包括：将每次更新后的参考偏差值写入存储器，以覆盖存储器中存储的参考偏差值。

进一步的，方法还包括：记录参考偏差值更新的次数，当次数超过预设次数阈值，则不再对参考偏差值进行更新及写入存储器的操作。

一般存储器有写入次数的限制，为避免存储器因频繁写入而受损，本发明可根据实际所用存储器的性能确定更新次数阈值。

以上方案，控制器每次执行电机控制均从存储器中读取参考偏差值。此外，本发明的方法也可以是，仅从存储器中读取原始参考偏差值，后续则通过软件变量赋值方式实现参考偏差值在控制器内部的更新。也即：

作为另一种实施方式，电机控制***还包括存储器；存储器中预存储原始参考偏差值；

所述确定传感器的参考偏差值包括：从存储器读取预存储的原始参考偏差值，和确定更新后的参考偏差值。即更新后的参考偏差值变化仅反映在控制器的软件程序中。

第二方面，本发明提供一种基于传感器偏差自校正的电机控制装置，包括：

参考偏差值确定模块，被配置用于确定传感器的参考偏差值；

电机实时转速获取模块，被配置用于获取电机实时转速数据；

转速比较模块，被配置用于将所述电机实时转速数据与预设的转速阈值进行比较；

控制信号计算模块，被配置用于：

响应于所述电机实时转速数据大于所述转速阈值，则根据参考偏差值计算电机控制信号；

响应于电机实时转速数据小于或等于所述转速阈值，则获取传感器的实际偏差测量值，将所述实际偏差测量值与所述参考偏差值进行比较：若所述实际偏差测量值与参考偏差值之间的差值小于或等于预设的差值阈值，则根据实际偏差测量值计算电机控制信号，并将参考偏差值更新为当前的实际偏差测量值；

以及，信号输出模块，被配置用于输出计算得到的电机控制信号，以对电机进行运行控制。

可选的，所述控制信号计算模块将所述实际偏差测量值与所述参考偏差值进行比较时，若所述实际偏差测量值与参考偏差值之间的差值大于预设的差值阈值，则计算用于使得电机运行于跛行方式的电机控制信号，同时生成故障告警信号，通过信号输出模块输出。

第三方面，本发明提供一种基于传感器偏差自校正的电机控制***，包括：控制器单元、传感器单元、电机驱动单元和传感器偏差测量单元；

所述传感器单元检测电机运行状态信号传输至控制器单元，所述电机运行状态信号包括电流、电压和转速信号；

所述传感器偏差测量单元检测所述传感器单元中各传感器的实际偏差测量值，传输至控制器单元；

所述控制器单元执行第一方面所述的电机控制方法，输出电机控制信号至电机驱动单元；

所述电机驱动单元根据所述电机控制信号驱动电机运行。

可选的，电机控制***还包括存储单元，存储单元预存储有传感器单元中各传感器的初始参考偏差值；

控制器单元执行所述电机控制方法时，从所述存储单元获取参考偏差值，并将每次更新后的参考偏差值写入存储器，以覆盖存储器中存储的参考偏差值。

可选的，控制器单元记录参考偏差值更新的次数，当次数超过预设次数阈值，则不再对参考偏差值进行更新及写入存储器的操作。

有益效果

本发明根据传感器寿命周期内的偏差变化特性，通过传感器参考偏差值的更新机制设计，使得电机控制过程能够自适应电机的转速，在每次电机开始运行时对传感器的偏差进行校正，从而能够基于更准确的传感器偏差值进行控制信号的计算，避免传感器长时间使用后偏差值随之变化不再准确而影响电机控制效果，以及避免采用受到电机旋转产生的相电流相电压影响的不准确的偏差值，从而保障电机的正常控制运行。

附图说明

图1所示为本发明基于传感器偏差自校正的电机控制方法的一种实施例流程示意图；

图2所示为本发明电机控制***的一种实施例架构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例进一步描述。

本发明的技术构思为：针对传感器长期使用后偏差值不准确，以及电机转动状态下无法获得准确实际偏差测量值的问题，本发明在每次需要对电机进行运行控制时，在电机还未转动或者刚开始转动时，检测传感器的实际偏差值，将该实际偏差值作为参考偏差，实现后续控制过程中控制信号的计算。

实施例1

本实施例介绍一种基于传感器偏差自校正的电机控制方法，电机控制***包括控制器和传感器；方法由控制器执行，包括：

确定传感器的参考偏差值；

获取电机实时转速数据；

将所述电机实时转速数据与预设的转速阈值进行比较；

响应于所述电机实时转速数据大于所述转速阈值，则根据参考偏差值计算电机控制信号，并输出；

响应于电机实时转速数据小于或等于所述转速阈值，则获取传感器的实际偏差测量值，将所获取的实际偏差测量值与所述参考偏差值进行比较，若所述实际偏差测量值与参考偏差值之间的差值不大于预设的差值阈值，则将参考偏差值更新为当前实际偏差测量值，根据更新后的实际偏差测量值计算电机控制信号，并输出。

本实施例中，初始的参考偏差值可来自外部，如采用在传感器出厂前或第一次运行前进行标定得到偏差值。在应用时，每次当电机准备运行或刚开始运行转速极低时，也即低于本实施例所设定的转速阈值时，获取传感器的实际偏差检测值，通过将该检测值与原参考偏差值进行比较可初步判断实际偏差检测值是否准确，或者是否存在其他故障，从而排除这些情形，将于参考偏差值之差不大于差值阈值的实际检测值更新为新的参考偏差值，进行后续的控制。

因此，本实施例能够实现传感器偏差值的动态更新，从而避免传感器长时间使用后偏差值随之变化不再准确而影响电机控制效果的问题。同时，本发明仅在电机处于静止开始运行或转速极低时进行实际传感器偏差测量值的获取，并将其与参考偏差值进行比较，进而决定是否更新用于后续电机运行控制的参考偏差值，可避免：由于电机旋转过程中相电压、相电流的产生，传感器实际偏差测量值不准确，导致更新后的参考偏差值不准确而影响电机控制的问题。

实施例1-1

在实施例1的基础上，本实施例基于传感器偏差自校正的电机控制方法还包括：在将所获取的实际偏差测量值与所述参考偏差值进行比较时， 若所述实际偏差测量值与参考偏差值之间的差值大于预设的差值阈值，则计算用于控制电机运行于跛行方式的电机控制信号，并输出；

同时，认为实际偏差测量值与参考偏差值之间的差值过大是由于传感器偏差测量或者传感器本身出现了故障，故此时生成故障报警信号并输出。差值阈值可根据故障情况的经验值预先设置。

实施例1-2

在实施例1和实施例1-1的基础上，本实施例的方法流程结合图1和图2所示，电机控制***包括控制器、用于检测电机运行状态信号的传感器，用于测量传感器实际偏差值的传感器测量单元，以及用于存储参考偏差值的存储器；电机控制方法包括：

从存储器读取参考偏差值；

获取电机实时转速数据；

将所述电机实时转速数据与预设的转速阈值进行比较：

响应于所述电机实时转速数据大于所述转速阈值，则根据参考偏差值计算电机控制信号，并输出；

响应于电机实时转速数据小于或等于所述转速阈值，则获取传感器的实际偏差测量值，将所获取的实际偏差测量值与所述参考偏差值进行比较：

若所述实际偏差测量值与参考偏差值之间的差值不大于预设的差值阈值，则根据更新后的实际偏差测量值计算电机控制信号，并输出，同时将参考偏差值更新为当前实际偏差测量值，并写入存储器；

若所述实际偏差测量值与参考偏差值之间的差值大于预设的差值阈值，则生成用于控制电机工作于跛行方式的电机控制信号并输出。

以上方案可实现，电机开始运行时，由于转速较低或静止，因此若此时传感器偏差值发生了变化，则存储器中存储的参考偏差值会被实际偏差检测值所覆盖，后续控制时，电机转速变大，即可根据更新后的参考偏差值实现控制信号的输出。

在电机运行停止后进行下一次运行时，根据以上原理，若传感器偏差值再次变化，则会再次对存储器中的参考偏差值进行更新。

由此，即同时实现了：避免传感器长时间使用后偏差值随之变化不再准确而影响电机控制效果，以及避免采用受到电机旋转产生的相电流相电压影响的不准确的偏差值，从而保障电机的正常控制运行。

实例1-3

与实施例1-2不同的是，本实施例仅从外部存储器获取初始的参考偏差值，后续更新的参考偏差值体现在控制器软件变量的赋值中。

实施例2

本实施例介绍一种基于传感器偏差自校正的电机控制装置，包括：

参考偏差值确定模块，被配置用于确定传感器的参考偏差值；

电机实时转速获取模块，被配置用于获取电机实时转速数据；

转速比较模块，别配置用于将所述电机实时转速数据与预设的转速阈值进行比较；

控制信号计算模块，被配置用于：

响应于所述电机实时转速数据大于所述转速阈值，则根据参考偏差值计算电机控制信号；

响应于电机实时转速数据小于或等于所述转速阈值，则获取传感器的实际偏差测量值，将所述实际偏差测量值与所述参考偏差值进行比较：若所述实际偏差测量值与参考偏差值之间的差值小于或等于预设的差值阈值，则根据实际偏差测量值计算电机控制信号，并将参考偏差值更新为当前的实际偏差测量值；

以及，信号输出模块，被配置用于输出计算得到的电机控制信号，以对电机进行运行控制。

控制信号计算模块将所述实际偏差测量值与所述参考偏差值进行比较时，若所述实际偏差测量值与参考偏差值之间的差值大于预设的差值阈值，则计算用于使得电机运行于跛行方式的电机控制信号，同时生成故障告警信号，通过信号输出模块输出。

实施例3

与实施例1和实施例2基于相同的发明构思，本实施例介绍基于传感器偏差自校正的电机控制***，参考图2所示，***包括：控制器单元、传感器单元、电机驱动单元和传感器偏差测量单元；各单元分别可采用现有硬件功能电路。

传感器单元检测电机运行状态信号传输至控制器单元，所述电机运行状态信号包括电流I、电压V和转速信号n；

传感器偏差测量单元检测所述传感器单元中各传感器的实际偏差测量值，传输至控制器单元；

控制器单元执行实施例1、1-1或1-2所述的电机控制方法，输出电机控制信号至电机驱动单元；

电机驱动单元根据所述电机控制信号驱动电机运行。

为适应实施例1-2、1-3，本实施例还包括存储单元，存储单元预存储有传感器单元中各传感器的初始参考偏差值；

控制器单元执行所述电机控制方法时，从所述存储单元获取参考偏差值，并将每次更新后的参考偏差值写入存储器，以覆盖存储器中存储的参考偏差值；

控制器单元记录参考偏差值更新的次数，当次数超过预设次数阈值，则不再对参考偏差值进行更新及写入存储器的操作。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（***）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种基于传感器偏差自校正的电机控制方法，电机控制***包括控制器和传感器；方法由控制器执行，其特征是，包括：

确定传感器的参考偏差值；

获取电机实时转速数据；

将所述电机实时转速数据与预设的转速阈值进行比较；

响应于所述电机实时转速数据大于所述转速阈值，则根据参考偏差值计算电机控制信号，并输出；

响应于电机实时转速数据小于或等于所述转速阈值，则获取传感器的实际偏差测量值，将所获取的实际偏差测量值与所述参考偏差值进行比较，若所述实际偏差测量值与参考偏差值之间的差值不大于预设的差值阈值，则将参考偏差值更新为当前实际偏差测量值，根据更新后的实际偏差测量值计算电机控制信号，并输出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，还包括：在将所获取的实际偏差测量值与所述参考偏差值进行比较时， 若所述实际偏差测量值与参考偏差值之间的差值大于预设的差值阈值，则计算用于控制电机运行于跛行方式的电机控制信号，并输出。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，还包括：若所述实际偏差测量值与参考偏差值之间的差值大于预设的差值阈值，则输出故障报警信号。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征是，电机控制***还包括存储器；存储器中预存储原始参考偏差值；

所述确定传感器的参考偏差值为，从存储器读取参考偏差值；

方法还包括：将每次更新后的参考偏差值写入存储器，以覆盖存储器中存储的参考偏差值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征是，还包括：记录参考偏差值更新的次数，当次数超过预设次数阈值，则不再对参考偏差值进行更新及写入存储器的操作。

6.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征是，电机控制***还包括存储器；存储器中预存储原始参考偏差值；

所述确定传感器的参考偏差值包括：从存储器读取预存储的原始参考偏差值，和确定更新后的参考偏差值。

7.一种基于传感器偏差自校正的电机控制装置，其特征是，包括：

参考偏差值确定模块，被配置用于确定传感器的参考偏差值；

电机实时转速获取模块，被配置用于获取电机实时转速数据；

转速比较模块，别配置用于将所述电机实时转速数据与预设的转速阈值进行比较；

控制信号计算模块，被配置用于：

响应于所述电机实时转速数据大于所述转速阈值，则根据参考偏差值计算电机控制信号；

响应于电机实时转速数据小于或等于所述转速阈值，则获取传感器的实际偏差测量值，将所述实际偏差测量值与所述参考偏差值进行比较：若所述实际偏差测量值与参考偏差值之间的差值小于或等于预设的差值阈值，则根据实际偏差测量值计算电机控制信号，并将参考偏差值更新为当前的实际偏差测量值；

以及，信号输出模块，被配置用于输出计算得到的电机控制信号，以对电机进行运行控制。

8.根据权利要求7所述的基于传感器偏差自校正的电机控制装置，其特征是，所述控制信号计算模块将所述实际偏差测量值与所述参考偏差值进行比较时，若所述实际偏差测量值与参考偏差值之间的差值大于预设的差值阈值，则计算用于使得电机运行于跛行方式的电机控制信号，同时生成故障告警信号，通过信号输出模块输出。

9.一种基于传感器偏差自校正的电机控制***，其特征是，包括：控制器单元、传感器单元、电机驱动单元和传感器偏差测量单元；

所述传感器单元检测电机运行状态信号传输至控制器单元，所述电机运行状态信号包括电流、电压和转速信号；

所述传感器偏差测量单元检测所述传感器单元中各传感器的实际偏差测量值，传输至控制器单元；

所述控制器单元执行权利要求1-6任一项所述的电机控制方法，输出电机控制信号至电机驱动单元；

所述电机驱动单元根据所述电机控制信号驱动电机运行。

10.根据权利要求9所述的基于传感器偏差自校正的电机控制***，其特征是，还包括存储单元，存储单元预存储有传感器单元中各传感器的初始参考偏差值；

控制器单元执行所述电机控制方法时，从所述存储单元获取参考偏差值，并将每次更新后的参考偏差值写入存储器，以覆盖存储器中存储的参考偏差值；

控制器单元记录参考偏差值更新的次数，当次数超过预设次数阈值，则不再对参考偏差值进行更新及写入存储器的操作。

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