一種用於匹配電機同步控制周期與驅動周期的方法和裝置與流程

2023-05-13 06:16:36 2

本發明涉及電機控制領域，具體涉及一種電機驅動周期調整方法和裝置。

背景技術：

控制多臺電機負荷同步運轉時，會採用多電機同步控制系統進行控制。同步控制系統是由按照一定周期進行處理的電機控制器，周期性接收矢量指令、電流指令以及位置指令的電機驅動裝置，以及驅動裝置對應的電機組成。驅動裝置根據電機控制器輸出的控制信號來控制對應的電機。其同步控制的原理為：通過一定的算法計算，消除控制器輸出信號的時間點與驅動裝置的驅動周期計數器的計數時間點之間的偏差，最終使得控制器驅動輸出信號的時間與驅動裝置驅動周期計數器啟動時間一致，實現控制器與驅動裝置運行同步的目標。

以往的同步控制系統的控制方法是基於電機控制器的控制周期Tc與驅動裝置的驅動周期Td相等，或是電機控制器的控制周期Tc與驅動裝置的驅動周期Td成整數倍的前提條件下進行周期性偏差補償。但由於電機控制器的硬體精密性可能不夠高或電機控制器與驅動裝置的傳輸線路等原因，可能會導致電機控制器的控制周期Tc不是驅動裝置的驅動周期Td的整數倍，以往的周期補償方式只能確保二者的起點重合，而不能使二者的終點重合，從而導致實際的控制周期與驅動周期不匹配的問題。

技術實現要素：

本發明提供一種用於匹配電機同步控制周期與驅動周期的方法，包括：獲取電機同步控制周期T1、預設驅動周期T2，其中在一個控制周期T1內能夠運行多次預設驅動周期T2；判斷控制周期T1除以預設驅動周期T2的餘數是否在預設閾值範圍內；如果所述餘數不在預設閾值範圍內，則調整在一個 控制周期內運行的至少一個驅動周期，使調整後的驅動周期與其餘未調整的預設驅動周期的和等於一個控制周期T1。

優選地，所述調整在一個控制周期內運行的至少一個驅動周期，使調整後的驅動周期與其餘未調整的預設驅動周期的和等於一個控制周期T1，包括：獲取T1除以T2的整數部分N和餘數△T；比對△T與T2/2；如果△T≤T2/2,則確定在一個控制周期內運行的驅動周期數量為N個；在N個驅動周期中任選M1個驅動周期，其中M1＝△T/t，t為預設調整刻度；將所述M1個驅動周期的周期設為T2+t。

優選地，如果△T>T2/2，則確定在一個控制周期內運行的驅動周期數量為N+1個；在N+1個驅動周期中任選M2個驅動周期，其中M2＝(T2-△T)/t，t為預設調整刻度；將所述M2個驅動周期的周期設為T2-t。

相應地，本發明還一種用於匹配電機同步控制周期與驅動周期的裝置，包括：周期獲取單元，用於獲取電機同步控制周期T1、預設驅動周期T2，其中在一個控制周期T1內能夠運行多次預設驅動周期T2；判斷單元，用於判斷控制周期T1除以預設驅動周期T2的餘數是否在預設閾值範圍內；調整單元，用於當所述餘數不在預設閾值範圍內時，調整在一個控制周期內運行的至少一個驅動周期，使調整後的驅動周期與其餘未調整的預設驅動周期的和等於一個控制周期T1。

優選地，調整單元包括：獲取子單元，用於獲取T1除以T2的整數部分N和餘數△T；比對子單元，用於比對△T與T2/2；第一周期計算子單元，用於當△T≤T2/2,確定在一個控制周期內運行的驅動周期數量為N個；第一周期選取子單元，用於在N個驅動周期中任選M1個驅動周期，其中M1＝△T/t，t為預設調整刻度；第一設置子單元，用於將所述M1個驅動周期的周期設為T2+t。

優選地，所述調整單元還包括：第二周期計算子單元，用於當△T>T2/2時，確定在一個控制周期內運行的驅動周期數量為N+1個；第二周期選取子單元，用於在N+1個驅動周期中任選M2個驅動周期，其中M2＝(T2-△T)/t，t為預設調整刻度；第二設置子單元，用於將所述M2個驅動周期的周期設為T2-t。

根據本發明提供的用於匹配電機同步控制周期與驅動周期的方法和裝置，可以針對控制周期不為預設驅動周期的整數倍的情況下的驅動周期進行調整，使調整後的驅動周期與其餘未調整的預設驅動周期的和等於一個控制周期，由此可以使電機同步控制周期與驅動周期相匹配的，降低對硬體性能的依賴性，提高系統設計自由度。

附圖說明

為了使本發明的內容更容易被清楚的理解，下面根據本發明的具體實施例並結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中

圖1是本發明的一個應用場景示意圖；

圖2是本發明提供的用於匹配電機同步控制周期與驅動周期的方法的流程圖；

圖3是一個同步控制周期與驅動周期的對應關係圖；

圖4是經調整後的同步控制周期與驅動周期的對應關係圖；

圖5是一個具體的調整驅動周期的流程圖；

圖6是一個具體的同步控制周期與驅動周期的對應關係圖；

圖7是一個具體的經調整後的同步控制周期與驅動周期的對應關係圖；

圖8是本發明提供的用於匹配電機同步控制周期與驅動周期的裝置的示意圖。

具體實施方式

圖1示出了本發明的一個應用場景，如圖1所示，電機控制器11分別與多個驅動裝置連接，每個驅動裝置連接一個受控電機，其中電機控制器11周期性地向驅動裝置A12、驅動裝置B、驅動裝置C發送同步信號，其發送同步信號的時間間隔稱為同步控制周期。以驅動裝置A12為例，驅動裝置A12在接收到電機控制器11發出的同步信號時，開始周期性地向相應的受控電機13發出驅動信號控制電機運行狀態，其發送驅動信號的時間間隔為驅動周期。 在一個同步控制周期內，驅動裝置可以多次發出驅動信號，即在一個同步控制周期之內，可以運行多個驅動周期。本發明提供的用於匹配電機同步控制周期與驅動周期的方法可以由驅動裝置來執行。

如圖2所示，本實施例提供的用於匹配電機同步控制周期與驅動周期的方法包括：

S1，獲取電機同步控制周期T1、預設驅動周期T2，其中在一個控制周期T1內能夠運行多次預設驅動周期T2。以圖3為例，同步控制周期T1是電機同步控制裝置發出同步信號的時間間隔，即驅動裝置收到同步信號的時間間隔；驅動周期T2是電機驅動裝置發出驅動信號的時間間隔，驅動裝置A、B、C在一個同步控制周期T1內分別可以運行7個完整的驅動周期T2。

S2，判斷控制周期T1除以預設驅動周期T2的餘數是否在預設閾值範圍內，當餘數不在預設閾值範圍內時，執行步驟S3，當餘數在預設閾值範圍內時，則可以認為控制周期T1是預設驅動周期T2整數倍。若T1是T2的整數倍則不對預設驅動周期T2進行調整。現有技術中通常會將T1設計為T2的整數倍，例如在同步控制周期T1內，驅動裝置應當恰好發出8次驅動信號，即T1是T2的8倍，但由於硬體(控制器精密度、傳輸線路)原因可能會使T1發生改變，造成驅動裝置實際收到同步信號的時間間隔縮小或增大，以至T1不是T2的整數倍，此時需要執行下述的步驟S3，以使得控制周期T1與驅動周期T2相匹配。本領域技術人員可以根據可接受的誤差範圍來設置預設閾值，例如當可接受的誤差範圍是25μs時，如果T1＝1620μs，T2＝80μs，可以忽略餘數20μs，而認為T1是T2的整數倍。

S3，調整在一個控制周期內運行的至少一個驅動周期，使調整後的驅動周期與其餘未調整的預設驅動周期的和等於一個控制周期T1。以圖3和圖4為例，圖3示出的是一個T1不為T2的整數倍但起點同步的情況，通過增大或縮小驅動裝置某幾次發送驅動信號的時間間隔，即可以達到調整其中某幾個驅動周期的效果，進而使二者的起點和終點均同步。圖4示出的是只調整了一個同步控制周期T1內的最後一個驅動周期T2的情況，但本方法並不限於調整最後一個驅動周期，即調整任意的驅動周期都是可行的。

根據本發明提供的匹配電機同步控制周期與驅動周期的方法，可以針對控制周期不為預設驅動周期的整數倍的情況下的驅動周期進行調整，使調整後的驅動周期與其餘未調整的預設驅動周期的和等於一個控制周期，由此可以使電機同步控制周期與驅動周期相匹配的，降低對硬體性能的依賴性，提高系統設計自由度。

本領域技術人員應當理解，實際情況中的情況可能更複雜，例如可能存在T1與多個T2的起點不同步的情況，在此情況下，即使通過採用上述步驟S1-S3使電機同步控制周期T1與驅動周期T2相匹配，匹配後的控制周期T1與驅動周期T2的起點和終點均不能同步，即驅動裝置第一次發出驅動信號的時間點與其收到同步信號的時間點不重合(以下簡稱「起點」未對齊)，和/或驅動裝置最後一個驅動周期的終點與同步控制周期的終點不重合(以下簡稱「終點」未對齊)。對於這種情況，可以採用現有的周期性偏差補償算法使「起點」對齊。

通過上文描述可知，本方法需要改變驅動裝置的驅動周期才可以達到匹配同步控制周期的目的，而對於驅動裝置而言，其驅動周期會影響到受控電機的運行情況。如果過度調整某個驅動周期的長度或者被調整的驅動周期較多，將會造成受控電機運行不穩定，進而導致整個控制系統不穩定。因此本實施例提供一種優選的調整操作，如圖5所示，上述S3可以包括：

S31，獲取T1除以T2的整數部分N和餘數△T；圖6示出了另一個T1不為T2的整數倍但起點同步的情況，其中T1＝1500μs，T2＝80μs，根據前文可知，N為1500μs/80μs的取整結果，即N＝18(一個同步控制周期內可以運行18個驅動周期a)，△T則為60μs。；

S32，比對△T與T2/2；如果△T≤T2/2則順序執行S33-S35，如果△T>T2/2則順序執行S36-S38；在本實施例中T2/2＝40μs，△T為60μs，因此執行S33；

S33，確定在一個控制周期內運行的驅動周期數量為N+1；由於△T>T2/2表示同步控制周期的超出量超過了半個驅動周期，所以可以首先確定在一個同步控制周期內增加一個驅動周期，然後減小若干個驅動周期的長度，由此則使需要減小的驅動周期數量較少；

S34，在N個驅動周期中任選M2個驅動周期，其中M2＝(T2-△T)/t，t為預設調整刻度；t的取值即驅動周期的調整量，取值越大則需要調整的驅動周期數量越少，但調整量較大；取值越小則需要調整的驅動周期數量越多，但調整量較小。具體取值應當根據實際情況而定，另外t的取值應當保證M2為整數，本實施例中t＝10μs，M2＝2；

S35，將所述M2個驅動周期的周期設為T2-t，即將2個驅動周期設為70μs，如圖,7所示，調整後的狀態是一個同步控制周期內可以運行19個驅動周期，其中有17個未調整的預設驅動周期a(仍為80μs)，還有2個調整後的驅動周期b(周期為70μs)。

S36，確定在一個控制周期內運行的驅動周期數量為N個，由於△T≤T2/2表示同步控制周期的超出量不足半個驅動周期，所以不增加驅動周期的數量，直接增大若干個驅動周期的長度即可；

S37，在N個驅動周期中任選M1個驅動周期，其中M1＝△T/t，t為預設調整刻度；

S38，將所述M1個驅動周期的周期設為T2+t。

上述優選方案可以根據同步控制周期除以驅動周期的餘數以及預設調整刻度確定被調整的驅動周期的數量，並且根據預設調整刻度均勻地調整驅動周期的長度，從而可以使受控電機運行保持穩定。

本發明實施例還提供一種用於匹配電機同步控制周期與驅動周期的裝置，該裝置可以設置在驅動控制器中，如圖8所示，該裝置包括：

周期獲取單元71，用於獲取電機同步控制周期T1、預設驅動周期T2，其中在一個控制周期T1內能夠運行多次預設驅動周期T2；

判斷單元72，用於判斷控制周期T1除以預設驅動周期T2的餘數是否在預設閾值範圍內；

調整單元73，用於當所述餘數不在預設閾值範圍內時，調整在一個控制周期內運行的至少一個驅動周期，使調整後的驅動周期與其餘未調整的預設驅動周期的和等於一個控制周期T1。

根據本發明提供的匹配電機同步控制周期與驅動周期的裝置，可以針對控制周期不為預設驅動周期的整數倍的情況下的驅動周期進行調整，使調整後的驅動周期與其餘未調整的預設驅動周期的和等於一個控制周期，由此可以使電機同步控制周期與驅動周期相匹配的，降低對硬體性能的依賴性，提高系統設計自由度。

為使整個電極控制系統更加穩定，優選地，調整單元73可以包括：

獲取子單元，用於獲取T1除以T2的整數部分N和餘數△T；

比對子單元，用於比對△T與T2/2；

第一周期計算子單元，用於當△T≤T2/2,確定在一個控制周期內運行的驅動周期數量為N個；

第一周期選取子單元，用於在N個驅動周期中任選M1個驅動周期，其中M1＝△T/t，t為預設調整刻度；

第一設置子單元，用於將所述M1個驅動周期的周期設為T2+t。

第二周期計算子單元，用於當△T>T2/2時，確定在一個控制周期內運行的驅動周期為N+1個；

第二周期選取子單元，用於在N+1個驅動周期中任選M2個驅動周期，其中M2＝(T2-△T)/t；

第二設置子單元，用於將所述M2個驅動周期的周期設為T2-t。

上述優選方案可以根據同步控制周期除以驅動周期的餘數以及預設調整刻度確定被調整的驅動周期的數量，並且根據預設調整刻度均勻地調整驅動周期的長度，利用上述優選方案對驅動周期進行調整可以使受控電機運行保持穩定。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明創造的保護範圍之中。