CN101656502A - 半高安全门 - Google Patents

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Inventor
王承志
丁卓
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Hantech Technology Co., Ltd.
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SHENZHEN CITY HANWU TECHNOLOGY Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种半高安全门，包括位置环、速度环、电流环、位置控制调节器、速度控制调节器、电流PID调节器、位置计算单元、速度计算单元、电流反馈单元、伺服电机和增量编码器，该位置环、该位置控制调节器、该速度环、该速度控制调节器、该电流环、该电流PID调节器依次串联连接到该伺服电机，该伺服电机通过该增量编码器和该位置计算单元连接到该位置环，该伺服电机通过该增量编码器和该速度计算单元连接到该速度环，该伺服电机还通过该电流反馈单元连接到该电流环。

Description

半高安全门
技术领域
本发明涉及一种半高安全门，特别是一种采用直流无刷电机技术的具有全数字高精度伺服控制的半高安全门。
背景技术
随着安全意识的增强，越来越多的开放式站台(例如地铁站台)采用安全门系统来保障乘客的安全。所述安全门系统包括全高安全门系统、半高安全门系统等。出于成本以及维护的方便性考虑，越来越多的采用半高安全门系统。但是，通常的半高安全门采用普通电机驱动，其速度慢、精度低且运行不平稳。
发明内容
为解决现有技术半高安全门速度慢、精度低且运行不平稳的问题，有必要提供一种速度快、精度高且运行平稳的半高安全门。
一种半高安全门，包括位置环、速度环、电流环、位置控制调节器、速度控制调节器、电流PID调节器、位置计算单元、速度计算单元、电流反馈单元、伺服电机和增量编码器，该位置环、该位置控制调节器、该速度环、该速度控制调节器、该电流环、该电流PID调节器依次串联连接到该伺服电机，该伺服电机通过该增量编码器和该位置计算单元连接到该位置环，该伺服电机通过该增量编码器和该速度计算单元连接到该速度环，该伺服电机还通过该电流反馈单元连接到该电流环。
在本发明半高安全门中，该伺服电机是直流无刷电机，其具有电机专用DSP芯片内核。
在本发明半高安全门中，该电流环的反馈响应时间为0.01ms，该速度环的反馈响应时间为0.5ms，该位置环的反馈响应时间1ms。
在本发明半高安全门中，该位置环获取当前位置，进行位置环PID计算，更新当前速度参考值，然后该速度环读取当前速度值，进行速度环PID计算，更新电流参考值，然后通过PWM信号周期中断，读取当前电流值，进行电流环PID计算，更新PID占空比值。
在本发明半高安全门中，该伺服电机控制其加减速曲线为S型。
在本发明半高安全门中，还包括一制动器，当出现异常状态时，该制动器生效，使得门翼进入锁定状态，直至接到外部控制指令才会恢复。
在本发明半高安全门中，可记载门翼正常运行电流，当出现异常夹人状况时，此刻的电流较正常运行电流具有偏差，使得该伺服电机进入异常处理，该伺服电机停止动作。
相较于现有技术，本发明半高安全门采用直流无刷电机的数字控制技术，通过对家减速过程中速度曲线的控制，实现速度快、精度高且运行平稳的功能。上述半高安全门还可将门翼实际运行电流和正常运行电流进行比较，从而控制该伺服电机是否进入异常，进而保护人员安全，防止夹伤。上述半高安全门的制动器在出现异常状态时使得门翼进入锁定状态，从而有效防止外部冲击。
附图说明
图1是本发明半高安全门一较佳实施方式的电路方框示意图。
图2是图1所示半高安全门的工作流程示意图。
图3是图1所示半高安全门的加减速曲线示意图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图对本发明实施方式作具体说明。
请参阅图1，是本发明半高安全门一较佳实施方式的电路方框示意图。该半高安全门包括位置环11、速度环12、电流环13、位置控制调节器21、速度控制调节器22、电流PID调节器23、位置计算单元31、速度计算单元32、电流反馈单元33、伺服电机40和增量编码器50。该位置环11、该位置控制调节器21、该速度环12、该速度控制调节器22、该电流环13、该电流PID调节器23依次串联连接到该伺服电机40。该伺服电机40通过该增量编码器50和该位置计算单元31连接到该位置环11。该伺服电机40通过该增量编码器50和该速度计算单元32连接到该速度环12。该伺服电机40还通过该电流反馈单元33连接到该电流环13。上述位置环11、速度换12和电流环13中每个环节均使用改进的增量PID调节器(结构根据各个环路的特点而有不同)，该电流环13的反馈响应时间为0.01ms，该速度环12的反馈响应时间为0.5ms，该位置环11的反馈响应时间1ms。
请参阅图2，是图1所示半高安全门的工作流程示意图。该位置环11获取当前位置，进行位置环PID计算，更新当前速度参考值。然后该速度环12读取当前速度值，进行速度环PID计算，更新电流参考值。然后通过PWM信号周期中断，读取当前电流值，进行电流环PID计算，更新PID占空比值。
各控制环的核心服务子程序是整个半高安全门系统的核心，其性能也决定了整个电机驱动模块的性能。因此，这几部分使用纯汇编编写，相应的PID算法也根据不同控制环的特点进行相应的结构调整和性能优化。以最大限度保证所述控制环的核心服务子程序的性能和实时性。
请参阅图3，是图1所示半高安全门的加减速曲线示意图。该半高安全门采用S曲线加减速电机控制技术。图3中示意了加速过程中S型速度曲线v1的变化和加速度曲线以及加速度的变化的对应关系，以及减速过程中S型速度曲线v2的变化和加速度曲线以及加速度的变化的对应关系。
以加速过程中的速度曲线v1为例说明，由图3可知，在时间段0-t1内，加速度a匀速增大，速度v加加速增大。在时间段t1-t2内，加速度a保持不变，速度v保持匀加速增大。在时间段t2-t3内，加速度a匀速减小，速度v保持匀减速增大。减速过程中的速度曲线v2变化同上类似可得。事实上即是将运行过程分为七段：加加速段、匀加速段、减加速段、匀速段、加减速段、匀减速段、减减速段。从而具有平稳的加减速特性，能够最大限度地减小该伺服电机40加减速时对整个半高安全门系统的机械冲击。
在本实施方式中，该伺服电机40是直流无刷电机，采用专用DSP芯片为内核，不但可以方便实现以前用模拟电路无法实现的控制算法，并且有着结构简单、参数调整方便、系统性能对环境参数不敏感等优点。同时，数字控制系统还可以充分利用成熟的网络连接技术，实现多机并行运行。
上述半高安全门还能够自适应控制，其可记载门翼正常运行电流。当出现异常夹人状况时，此刻的电流较正常运行电流具有偏差，使得该伺服电机40进入异常处理，该伺服电机40不动作。即该半高控制门能够根据门翼实际运行电流和所记载的正常运行电流的偏差控制该伺服电机40是否进入异常处理，从而达到保护行人以及电机的目的，进而有效地防止人员夹伤。
该半高安全门还包括一制动器，当出现异常状态时，该制动器生效，使得门翼进入锁定状态(防100nm冲击)直至接到外部控制指令才会恢复，从而可以有效的防止冲击。
本发明半高安全门适用于各类出入口管理系统，其机芯采用最新的直流无刷电机驱动、控制技术，采用电机专用DSP技术、高效功率转换技术、以及创新的编码反馈技术，实现机芯直流无刷电机的全数字、高精度的伺服控制。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种半高安全门，包括位置环、速度环、电流环、位置控制调节器、速度控制调节器、电流PID调节器、位置计算单元、速度计算单元、电流反馈单元、伺服电机和增量编码器，该位置环、该位置控制调节器、该速度环、该速度控制调节器、该电流环、该电流PID调节器依次串联连接到该伺服电机，该伺服电机通过该增量编码器和该位置计算单元连接到该位置环，该伺服电机通过该增量编码器和该速度计算单元连接到该速度环，该伺服电机还通过该电流反馈单元连接到该电流环。
2.如权利要求1所述的半高安全门，其特征在于：该伺服电机是直流无刷电机，其具有电机专用DSP芯片内核。
3.如权利要求2所述的半高安全门，其特征在于：该电流环的反馈响应时间为0.01ms，该速度环的反馈响应时间为0.5ms，该位置环的反馈响应时间为1ms。
4.如权利要求3所述的半高安全门，其特征在于：该位置环获取当前位置，进行位置环PID计算，更新当前速度参考值，然后该速度环读取当前速度值，进行速度环PID计算，更新电流参考值，然后通过PWM信号周期中断，读取当前电流值，进行电流环PID计算，更新PID占空比值。
5.如权利要求4所述的半高安全门，其特征在于：该伺服电机控制其加减速曲线为S型。
6.如权利要求5所述的半高安全门，其特征在于：还包括一制动器，当出现异常状态时，该制动器生效，使得门翼进入锁定状态，直至接到外部控制指令才会恢复。
7.如权利要求6所述的半高安全门，其特征在于：可记载门翼正常运行电流，当出现异常夹人状况时，此刻的电流较正常运行电流具有偏差，使得该伺服电机进入异常处理，该伺服电机停止动作。
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