基于狀態(tài)觀測(cè)器的直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于狀態(tài)觀測(cè)器的直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制方法及系統(tǒng)，該直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制方法包括如下步驟：采集馬達(dá)實(shí)際輸出電流；比較狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流和馬達(dá)實(shí)際輸出電流；計(jì)算直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明無(wú)需使用模擬速度傳感器或數(shù)字速度傳感器來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速，能夠直接控制直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速，將直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速輸入速度控制器，通過(guò)速度控制器控制直流馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，利于技術(shù)的推廣應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】 基于狀態(tài)觀測(cè)器的直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及設(shè)備的控制方法及系統(tǒng)，尤其涉及基于狀態(tài)觀測(cè)器的直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]要控制馬達(dá)轉(zhuǎn)速，首先要能夠檢測(cè)到馬達(dá)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，否則控制轉(zhuǎn)速無(wú)從談起。傳統(tǒng)的控制方法要求采用模擬速度傳感器(比如測(cè)速發(fā)電機(jī))或數(shù)字速度傳感器(比如霍爾器件)來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速。
[0003]使用模擬速度傳感器或數(shù)字速度傳感器來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速增加了測(cè)量成本，不利于技術(shù)的推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于狀態(tài)觀測(cè)器的直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制方法。
[0005]本發(fā)明提供了一種基于狀態(tài)觀測(cè)器的直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制方法，包括如下步驟:
[0006]采集馬達(dá)實(shí)際輸出電流；
[0007]比較狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流和馬達(dá)實(shí)際輸出電流，若馬達(dá)實(shí)際輸出電流小于狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流，那么以狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流為參考，以馬達(dá)實(shí)際輸出電流為反饋，通過(guò)PI調(diào)節(jié)器增加反向電動(dòng)勢(shì)估計(jì)值；若馬達(dá)實(shí)際輸出電流大于狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流，那么以狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流為參考，以馬達(dá)實(shí)際輸出電流為反饋，通過(guò)PI調(diào)節(jié)器減少反向電動(dòng)勢(shì)估計(jì)值；當(dāng)狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流和馬達(dá)實(shí)際輸出電流相等時(shí)，輸出反向電動(dòng)勢(shì)估計(jì)值，此時(shí)反向電動(dòng)勢(shì)估計(jì)值與馬達(dá)真實(shí)的反向電動(dòng)勢(shì)值相等;
[0008]計(jì)算直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速ω ；
[0009]將直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速ω輸入速度控制器，通過(guò)速度控制器控制直流馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在計(jì)算直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速ω步驟中，通過(guò)公式《=VbMf*l/Ke計(jì)算出直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速，其中ω表示馬達(dá)轉(zhuǎn)速，Vbraif為馬達(dá)真實(shí)的反向電動(dòng)勢(shì)值，Ke為反向電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在采集馬達(dá)實(shí)際輸出電流步驟中，采集馬達(dá)實(shí)際輸出電流并濾波從而得到馬達(dá)實(shí)際輸出電流。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的直流馬達(dá)為直流有刷電機(jī)。
[0013]本發(fā)明提供了一種基于狀態(tài)觀測(cè)器的直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，包括:
[0014]采集單元:用于采集馬達(dá)實(shí)際輸出電流；
[0015]比較輸出單元:用于比較狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流和馬達(dá)實(shí)際輸出電流，若馬達(dá)實(shí)際輸出電流小于狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流，那么以狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流為參考，以馬達(dá)實(shí)際輸出電流為反饋，通過(guò)PI調(diào)節(jié)器增加反向電動(dòng)勢(shì)估計(jì)值；若馬達(dá)實(shí)際輸出電流大于狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流，那么以狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流為參考，以馬達(dá)實(shí)際輸出電流為反饋，通過(guò)PI調(diào)節(jié)器減少反向電動(dòng)勢(shì)估計(jì)值；當(dāng)狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流和馬達(dá)實(shí)際輸出電流相等時(shí)，輸出反向電動(dòng)勢(shì)估計(jì)值，此時(shí)反向電動(dòng)勢(shì)估計(jì)值與馬達(dá)真實(shí)的反向電動(dòng)勢(shì)值相等；
[0016]計(jì)算單元:用于計(jì)算直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速ω ；
[0017]控制單元:用于將直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速ω輸入速度控制器，通過(guò)速度控制器控制直流馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。
[0018]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在計(jì)算單元中，通過(guò)公式《=Vb?f*l/Ke計(jì)算出直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速，其中ω表示馬達(dá)轉(zhuǎn)速，VbraifS馬達(dá)真實(shí)的反向電動(dòng)勢(shì)值，Ke為反向電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。
[0019]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在采集單元中，采集馬達(dá)實(shí)際輸出電流并濾波從而得到馬達(dá)實(shí)際輸出電流。
[0020]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的直流馬達(dá)為直流有刷電機(jī)。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明無(wú)需使用模擬速度傳感器或數(shù)字速度傳感器來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速，能夠直接控制直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速，將直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速輸入速度控制器，通過(guò)速度控制器控制直流馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，利于技術(shù)的推廣應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明的方法流程圖。 【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示，本發(fā)明公開(kāi)了一種基于狀態(tài)觀測(cè)器的直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制方法，包括如下步驟:
[0024]采集馬達(dá)實(shí)際輸出電流；
[0025]比較狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流和馬達(dá)實(shí)際輸出電流，若馬達(dá)實(shí)際輸出電流小于狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流，那么以狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流為參考，以馬達(dá)實(shí)際輸出電流為反饋，通過(guò)PI調(diào)節(jié)器增加反向電動(dòng)勢(shì)估計(jì)值；若馬達(dá)實(shí)際輸出電流大于狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流，那么以狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流為參考，以馬達(dá)實(shí)際輸出電流為反饋，通過(guò)PI調(diào)節(jié)器減少反向電動(dòng)勢(shì)估計(jì)值；當(dāng)狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流和馬達(dá)實(shí)際輸出電流相等時(shí)，輸出反向電動(dòng)勢(shì)估計(jì)值，此時(shí)反向電動(dòng)勢(shì)估計(jì)值與馬達(dá)真實(shí)的反向電動(dòng)勢(shì)值相等;
[0026]計(jì)算直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速ω ；
[0027]將直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速ω輸入速度控制器，通過(guò)速度控制器控制直流馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。
[0028]在計(jì)算直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速ω步驟中，通過(guò)公式計(jì)算出直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速,其中ω表示馬達(dá)轉(zhuǎn)速，VbraifS馬達(dá)真實(shí)的反向電動(dòng)勢(shì)值，Ke為反向電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。
[0029]在采集馬達(dá)實(shí)際輸出電流步驟中，采集馬達(dá)實(shí)際輸出電流并濾波從而得到馬達(dá)實(shí)際輸出電流。
[0030]所述的直流馬達(dá)為直流有刷電機(jī)。
[0031]本發(fā)明還公開(kāi)了一種基于狀態(tài)觀測(cè)器的直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，包括:
[0032]采集單元:用于采集馬達(dá)實(shí)際輸出電流；[0033]比較輸出單元:用于比較狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流和馬達(dá)實(shí)際輸出電流，若馬達(dá)實(shí)際輸出電流小于狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流，那么以狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流為參考，以馬達(dá)實(shí)際輸出電流為反饋，通過(guò)PI調(diào)節(jié)器增加反向電動(dòng)勢(shì)估計(jì)值；若馬達(dá)實(shí)際輸出電流大于狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流，那么以狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流為參考，以馬達(dá)實(shí)際輸出電流為反饋，通過(guò)PI調(diào)節(jié)器減少反向電動(dòng)勢(shì)估計(jì)值；當(dāng)狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流和馬達(dá)實(shí)際輸出電流相等時(shí)，輸出反向電動(dòng)勢(shì)估計(jì)值，此時(shí)反向電動(dòng)勢(shì)估計(jì)值與馬達(dá)真實(shí)的反向電動(dòng)勢(shì)值相等；
[0034]計(jì)算單元:用于計(jì)算直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速ω ；
[0035]控制單元:用于將直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速ω輸入速度控制器，通過(guò)速度控制器控制直流馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。
[0036]在計(jì)算單元中,通過(guò)公式ωυ?/Χ計(jì)算出直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速,其中ω表示馬達(dá)轉(zhuǎn)速，Vbefflf為馬達(dá)真實(shí)的反向電動(dòng)勢(shì)值，Ke為反向電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。
[0037]在采集單元中，采集馬達(dá)實(shí)際輸出電流并濾波從而得到馬達(dá)實(shí)際輸出電流。
[0038]所述的直流馬達(dá)為直流有刷電機(jī)。
[0039]理想直流電機(jī)的電氣數(shù)學(xué)模型可以表達(dá)為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于狀態(tài)觀測(cè)器的直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于，包括如下步驟: 采集馬達(dá)實(shí)際輸出電流； 比較狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流和馬達(dá)實(shí)際輸出電流，若馬達(dá)實(shí)際輸出電流小于狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流，那么以狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流為參考，以馬達(dá)實(shí)際輸出電流為反饋，通過(guò)PI調(diào)節(jié)器增加反向電動(dòng)勢(shì)估計(jì)值；若馬達(dá)實(shí)際輸出電流大于狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流，那么以狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流為參考，以馬達(dá)實(shí)際輸出電流為反饋，通過(guò)PI調(diào)節(jié)器減少反向電動(dòng)勢(shì)估計(jì)值；當(dāng)狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流和馬達(dá)實(shí)際輸出電流相等時(shí)，輸出反向電動(dòng)勢(shì)估計(jì)值，此時(shí)反向電動(dòng)勢(shì)估計(jì)值與馬達(dá)真實(shí)的反向電動(dòng)勢(shì)值相等； 計(jì)算直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速ω ; 將直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速ω輸入速度控制器，通過(guò)速度控制器控制直流馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于:在計(jì)算直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速ω步驟中，通過(guò)公式《=VbMf*l/Ke計(jì)算出直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速，其中ω表示馬達(dá)轉(zhuǎn)速，Vtanf為馬達(dá)真實(shí)的反向電動(dòng)勢(shì)值，Ke為反向電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于:在采集馬達(dá)實(shí)際輸出電流步驟中，采集馬達(dá)實(shí)際輸出電流并濾波從而得到馬達(dá)實(shí)際輸出電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于:所述的直流馬達(dá)為直流有刷電機(jī)。
5.一種基于狀態(tài)觀測(cè) 器的直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 采集單元:用于采集馬達(dá)實(shí)際輸出電流； 比較輸出單元:用于比較狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流和馬達(dá)實(shí)際輸出電流，若馬達(dá)實(shí)際輸出電流小于狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流，那么以狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流為參考，以馬達(dá)實(shí)際輸出電流為反饋，通過(guò)PI調(diào)節(jié)器增加反向電動(dòng)勢(shì)估計(jì)值；若馬達(dá)實(shí)際輸出電流大于狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流，那么以狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流為參考，以馬達(dá)實(shí)際輸出電流為反饋，通過(guò)PI調(diào)節(jié)器減少反向電動(dòng)勢(shì)估計(jì)值；當(dāng)狀態(tài)觀測(cè)器輸出的模擬電流和馬達(dá)實(shí)際輸出電流相等時(shí)，輸出反向電動(dòng)勢(shì)估計(jì)值，此時(shí)反向電動(dòng)勢(shì)估計(jì)值與馬達(dá)真實(shí)的反向電動(dòng)勢(shì)值相等； 計(jì)算單元:用于計(jì)算直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速ω ； 控制單元:用于將直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速ω輸入速度控制器，通過(guò)速度控制器控制直流馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，其特征在于:在計(jì)算單元中，通過(guò)公式ω=υ?/Χ計(jì)算出直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速，其中ω表示馬達(dá)轉(zhuǎn)速，Vbraif為馬達(dá)真實(shí)的反向電動(dòng)勢(shì)值，Ke為反向電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，其特征在于:在采集單元中，采集馬達(dá)實(shí)際輸出電流并濾波從而得到馬達(dá)實(shí)際輸出電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7任一項(xiàng)所述的直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的直流馬達(dá)為直流有刷電機(jī)。
【文檔編號(hào)】H02P21/13GK103532463SQ201310495832
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】陳志杰 申請(qǐng)人:深圳市振邦實(shí)業(yè)有限公司