CN117081463B - 阻尼电机驱动控制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开提供了一种阻尼电机驱动控制方法和装置，涉及阻尼电机驱动控制技术，该方法实时采集被控阻尼电机的运行电流数据；根据所述运行电流数据判断被控阻尼电机当前的负载大小；若被控阻尼电机当前的负载达到最小预设阈值，则按照预置的负载‑阻尼对应关系调整被控阻尼电机的阻尼大小，使被控阻尼电机平稳运行，解决了现有技术中阻尼电机由于负载超限而致使电机损坏的问题。
Description
技术领域
本发明涉及阻尼电机驱动控制技术领域，具体涉及一种阻尼电机驱动控制方法和装置。
背景技术
阻尼电机在运行过程中，如果负载到达一定值，会造成电机卡死，如果负载电流超过额定电流值，会造成电机堵转，如果因为负载较大而持续堵转，最终会损坏电机，大大降低了阻尼电机的使用体验。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中使用阻尼电机驱动进行运动控制，进而实现闭环控制困难的问题，从而提供一种阻尼电机驱动控制方法和装置。
为解决上述技术问题，本发明公开实施例至少提供一种阻尼电机驱动控制方法和装置。
第一方面，本发明公开实施例提供了一种阻尼电机驱动控制方法，包括：
实时采集被控阻尼电机的运行电流数据；
根据所述运行电流数据判断被控阻尼电机当前的负载大小；
若被控阻尼电机当前的负载达到最小预设阈值，则按照预置的负载-阻尼对应关系调整被控阻尼电机的阻尼大小，使被控阻尼电机平稳运行。
可选地，通过高速运算放大器和滤波器实时采集被控阻尼电机的运行电流数据。
可选地，所述负载-阻尼对应关系为：负载越大其电机在运转过程中的振动与噪音减少的越大。
可选地，所述按照预置的负载-阻尼对应关系调整被控阻尼电机的阻尼大小包括：根据被控阻尼电机当前的负载所在的范围区间，按照所述负载-阻尼对应关系增大被控阻尼电机的阻尼。
可选地，所述按照预置的负载-阻尼对应关系调整被控阻尼电机的阻尼大小为：按照预置的负载-阻尼对应关系调整被控阻尼电机的阻尼大小，直至被控阻尼电机当前的负载小于所述最小预设阈值。
可选地，所述按照预置的负载-阻尼对应关系调整被控阻尼电机的阻尼大小还包括；若在增大到最大阻尼后，被控阻尼电机仍然出现堵转，则停止向被控阻尼电机发送脉冲。
第二方面，本发明公开实施例提供了一种阻尼电机驱动控制装置，包括：
电流数据采集模块，用于实时采集被控阻尼电机的运行电流数据，由运算放大器及其***电路和采样电阻组成；
负载计算模块，用于根据所述运行电流数据判断被控阻尼电机当前的负载大小；
负载调整模块，用于若被控阻尼电机当前的负载达到最小预设阈值，则按照预置的负载-阻尼对应关系调整被控阻尼电机的阻尼大小，使被控阻尼电机平稳运行。
第三方面，本发明公开实施例还提供一种计算机设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行上述第一方面，或第一方面中任一种可能的实施方式中的步骤。
第四方面，本发明公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面，或第一方面中任一种可能的实施方式中的步骤。
本发明的实施例提供的技术方案可以具有以下有益效果：
实时采集被控阻尼电机的运行电流数据；根据运行电流数据判断被控阻尼电机当前的负载大小；若被控阻尼电机当前的负载达到最小预设阈值，则按照预置的负载-阻尼对应关系调整被控阻尼电机的阻尼大小，使被控阻尼电机平稳运行，用增大阻尼的方法，抑制***在共振频率附近的响应峰值，该方案能够保证阻尼电机运动***稳定工作，如果发生振荡，阻尼力矩可将振荡很快抑制下来。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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。
图1示出了本发明公开实施例所提供的一种阻尼电机驱动控制方法的流程示意图；
图2示出了本发明公开实施例所提供的一种阻尼电机驱动控制装置的功能结构示意图；
图3示出了本发明公开实施例所提供的一种计算机设备的结构示意图；
图4示出了本发明公开实施例所提供的另一种阻尼电机驱动控制方法的流程示意图；
图5为图4所示方法中加速度、速度和位置对应关系示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附发明内容中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
实施例1
如图1所示，本发明公开实施例所提供的一种阻尼电机驱动控制方法的流程图，该方法包括：
S11：实时采集被控阻尼电机的运行电流数据。
在一些实施例中，通过高速运算放大器和滤波器实时采集被控阻尼电机的运行电流数据。
S12：根据运行电流数据判断被控阻尼电机当前的负载大小。
具体的，S12包括：
根据被控阻尼电机当前的负载所在的范围区间，按照负载-阻尼对应关系增大被控阻尼电机的阻尼。
S13：若被控阻尼电机当前的负载达到最小预设阈值，则按照预置的负载-阻尼对应关系调整被控阻尼电机的阻尼大小，直至被控阻尼电机当前的负载小于最小预设阈值，使被控阻尼电机平稳运行，在增大到最大阻尼后，被控阻尼电机仍然出现堵转，则停止向被控阻尼电机发送脉冲。
其中，负载-阻尼对应关系为：负载越大其电机在运转过程中的振动与噪音减少的越大。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，实时采集被控阻尼电机的运行电流数据；根据运行电流数据判断被控阻尼电机当前的负载大小；若被控阻尼电机当前的负载达到最小预设阈值，则按照预置的负载-阻尼对应关系调整被控阻尼电机的阻尼大小，使被控阻尼电机平稳运行，用增大阻尼的方法，抑制***在共振频率附近的响应峰值，该方案能够保证阻尼电机运动***稳定工作，如果发生振荡，阻尼力矩可将振荡很快抑制下来。
实施例2
如图2所示，本发明实施例还提供又一种阻尼电机驱动控制装置，该装置包括：
电流数据采集模块21，用于实时采集被控阻尼电机的运行电流数据。
在一些可选实施例中，电流数据采集模块21可以通过高速运算放大器和滤波器实时采集被控阻尼电机的运行电流数据。
负载计算模块22，用于根据运行电流数据判断被控阻尼电机当前的负载大小。具体的，负载计算模块22根据被控阻尼电机当前的负载所在的范围区间，按照负载-阻尼对应关系增大被控阻尼电机的阻尼。
负载调整模块23，用于若被控阻尼电机当前的负载达到最小预设阈值，则按照预置的负载-阻尼对应关系调整被控阻尼电机的阻尼大小，直至被控阻尼电机当前的负载小于最小预设阈值，使被控阻尼电机平稳运行，若在增大到最大阻尼后，被控阻尼电机仍然出现堵转，则停止向被控阻尼电机发送脉冲。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，实时采集被控阻尼电机的运行电流数据；根据运行电流数据判断被控阻尼电机当前的负载大小；若被控阻尼电机当前的负载达到最小预设阈值，则按照预置的负载-阻尼对应关系调整被控阻尼电机的阻尼大小，使被控阻尼电机平稳运行，用增大阻尼的方法，抑制***在共振频率附近的响应峰值，该方案能够保证阻尼电机运动***稳定工作，如果发生振荡，阻尼力矩可将振荡很快抑制下来。
实施例3
基于同一技术构思，本申请实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器1和处理器2，如图3所示，存储器1存储有计算机程序，处理器2执行计算机程序时实现上述任一项的阻尼电机驱动控制方法。
其中，存储器1至少包括一种类型的可读存储介质，可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器（例如，SD或DX存储器等）、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器1在一些实施例中可以是阻尼电机驱动控制***的内部存储单元，例如硬盘。存储器1在另一些实施例中也可以是阻尼电机驱动控制***的外部存储设备，例如插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card, SMC），安全数字（Secure Digital, SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。进一步地，存储器1还可以既包括阻尼电机驱动控制***的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器1不仅可以用于存储安装于阻尼电机驱动控制***的应用软件及各类数据，例如阻尼电机驱动控制程序的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
处理器2在一些实施例中可以是一中央处理器（Central Processing Unit,CPU）、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器1中存储的程序代码或处理数据，例如执行阻尼电机驱动控制程序等。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，实时采集被控阻尼电机的运行电流数据；根据运行电流数据判断被控阻尼电机当前的负载大小；若被控阻尼电机当前的负载达到最小预设阈值，则按照预置的负载-阻尼对应关系调整被控阻尼电机的阻尼大小，使被控阻尼电机平稳运行，用增大阻尼的方法，抑制***在共振频率附近的响应峰值，该方案能够保证阻尼电机运动***稳定工作，如果发生振荡，阻尼力矩可将振荡很快抑制下来。
为了便于读者理解发明实施例技术方案，下面通过具体实例对以上方案中的技术细节进行详细描述，图4示出了另一种阻尼电机驱动控制方法，该方法包括以下过程：
1、通过使用高速运算放大器和滤波器来实现对电机电流的快速采样。
2、根据电机的电流来判断负载的大小。
3、电流阈值在单片机程序里面设定，例如将检测到的电流范围设定为5个挡位，分别为0.5、1、1.2、1.5、2A，5个挡位，带动的负载越大电流也随之越大，也就对应了每个电流挡位的所需要调节的阻尼大小，0.5A的电流对应了0.5N（m/s）阻尼系数，成正比关系。
4、负载比较大的情况下，电机电流会持续变大，根据检测到的电机电流是否增大阻尼，当电流超过最大设置范围2A时，将直接增大至最大阻尼，电机依旧出现堵转现象则停止发送脉冲。
5、电流持续较大时，可能会损坏电机，此时的电机转速不能太快，通过降低电机转速和增大阻尼使之能够带动负载为止的方式来达到这一稳定效果。
6、当电机电流由大变小后，电机的转速也会从缓慢恢复到正常设定的转速，阻尼也会随之减小到正常状态。
7、为了让电机尽量不出现丢不和过冲的情况，在电机启动和停止过程中使用加减速，在加减速阶段，加速度、速度和位置对应关系如图5。
上述方法根据电流大小变化区间的不同，会有多个调节阻尼的大小级别，所设定的电流区间阈值与阻尼相对应，电流越大所调节的阻尼越大。
当阻尼电机负载较大时，电流会比较大，上述方案根据电流的变化来增大阻尼降低电机转速的方法来增加电机的扭矩，使得电机能够带动负载。阻尼电机根据电机的运行速度和负载的变化有着很好的缓冲作用，使电机平缓稳定。电机上电运行，通过电流的大小来判定负载的大小，当负载较大时电机会增加自动通过增加阻尼的方式来增大电机扭矩，负载由大变小时，检测到的电流没有大于设定的阈值时，此时电机转速会恢复正常状态。
上述方案控制简单、实现容易，负载位置对控制电路没有反馈。对于阻尼电机，控制脉冲的输入并不依赖于转子的位置，而是按一固定的规律发出控制脉冲。当脉冲提供给驱动器时，在过于短的时间里，控制***发出的脉冲数太多，也就是脉冲频率过高，将导致阻尼电机堵转。一般采用加减速的办法。就是说，在阻尼电机起步时，要给逐渐升高的脉冲频率，减速时的脉冲频率需要逐渐降低。加速过程，是由基础频率（低于步进电机的直接启动的最高频率）与跳变频率（逐渐加快的频率）组成加速曲线（降速过程反之）。跳变频率是指步进电机在基础频率上逐渐提高的频率，此频率不能太大，否则会产生堵转和丢步。
在电机突然速度下降时，阻尼应增大，迅速减振，在运行过程中，能够自适应的加大阻尼，使阻尼始终保持在一定限度内，避免承受过大的冲击负荷，主要用于消除重力负载的重力加速度，从而使得负载能够平稳缓慢的运行。
本发明公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述方法实施例中的阻尼电机驱动控制方法的步骤。其中，该存储介质可以是易失性或非易失的计算机可读取存储介质。
本发明公开实施例所提供的阻尼电机驱动控制方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行上述方法实施例中的阻尼电机驱动控制方法的步骤，具体可参见上述方法实施例，在此不再赘述。
本发明公开实施例还提供一种计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现前述实施例的任意一种方法。该计算机程序产品可以具体通过硬件、软件或其结合的方式实现。在一个可选实施例中，计算机程序产品具体体现为计算机存储介质，在另一个可选实施例中，计算机程序产品具体体现为软件产品，例如软件开发包（Software DevelopmentKit，SDK）等等。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (6)
1.一种阻尼电机驱动控制方法，其特征在于，包括：
实时采集被控阻尼电机的运行电流数据；
根据所述运行电流数据判断被控阻尼电机当前的负载大小；
若被控阻尼电机当前的负载达到最小预设阈值，则按照预置的负载-阻尼对应关系调整被控阻尼电机的阻尼大小，使被控阻尼电机平稳运行；
所述按照预置的负载-阻尼对应关系调整被控阻尼电机的阻尼大小包括：
根据被控阻尼电机当前的负载所在的范围区间，按照所述负载-阻尼对应关系增大被控阻尼电机的阻尼；
若在增大到最大阻尼后，被控阻尼电机仍然出现堵转，则停止向被控阻尼电机发送脉冲；
所述按照预置的负载-阻尼对应关系调整被控阻尼电机的阻尼大小为：按照预置的负载-阻尼对应关系调整被控阻尼电机的阻尼大小，直至被控阻尼电机当前的负载小于所述最小预设阈值。
2.根据权利要求1所述的阻尼电机驱动控制方法，其特征在于，通过高速运算放大器和滤波器实时采集被控阻尼电机的运行电流数据。
3.根据权利要求2所述的阻尼电机驱动控制方法，其特征在于，所述负载-阻尼对应关系为：负载越大其电机在运转过程中的振动与噪音减少的越大。
4.一种阻尼电机驱动控制装置，其特征在于，包括：
电流数据采集模块，用于实时采集被控阻尼电机的运行电流数据，由运算放大器及其***电路和采样电阻组成；
负载计算模块，用于根据所述运行电流数据判断被控阻尼电机当前的负载大小；
负载调整模块，用于若被控阻尼电机当前的负载达到最小预设阈值，则按照预置的负载-阻尼对应关系调整被控阻尼电机的阻尼大小，使被控阻尼电机平稳运行，所述按照预置的负载-阻尼对应关系调整被控阻尼电机的阻尼大小包括：根据被控阻尼电机当前的负载所在的范围区间，按照所述负载-阻尼对应关系增大被控阻尼电机的阻尼；若在增大到最大阻尼后，被控阻尼电机仍然出现堵转，则停止向被控阻尼电机发送脉冲，所述按照预置的负载-阻尼对应关系调整被控阻尼电机的阻尼大小为：按照预置的负载-阻尼对应关系调整被控阻尼电机的阻尼大小，直至被控阻尼电机当前的负载小于所述最小预设阈值。
5.一种计算机设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如权利要求1至3中任一项所述阻尼电机驱动控制方法。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至3中任一项所述阻尼电机驱动控制方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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