发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于,针对现有技术中偏心机构的线速度波动较大从而导致整个系统机械振动也较大的缺陷,提供一种偏心机构减振方法。
为了解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种偏心机构减振方法,包括:
当电机匀速度带动偏心机构运行时,获取所述偏心机构的线速度随时间变化的反馈波形;
生成调整指令,控制所述电机调整转速以保持所述偏心机构以均匀线速度运行,所述调整指令具有与所述反馈波形完全相反的波形。
在本发明所述的偏心机构减振方法中,所述获取所述偏心机构的线速度随时间变化的反馈波形的步骤包括:
周期性采集电机编码器的反馈脉冲增量Dp;
根据第一公式V=Dp/(T*Nencd)计算所述偏心机构的线速度V,绘制所述偏心机构的线速度随时间变化的反馈波形,其中T为周期时长,Nencd为电机编码器线数。
在本发明所述的偏心机构减振方法中,所述生成调整指令的步骤包括:
从所述反馈波形中查找反馈波峰和反馈波谷的幅值;
根据所述反馈波形计算每个反馈波峰和反馈波谷的跨度时间;
根据反馈脉冲增量Dp计算每个反馈波峰点和反馈波谷点的位置,并根据所述反馈波峰点和反馈波谷点的位置以及对应的反馈波峰和反馈波谷的幅值和跨度时间计算该每个反馈波峰和反馈波谷的起始位置和终止位置;
根据所述反馈波峰和反馈波谷的起止位置和幅值生成调整指令,其中所述调整指令中的指令谷对应于所述反馈波峰,所述调整指令中的指令峰对应于所述反馈波谷。
在本发明所述的偏心机构减振方法中,所述根据所述反馈波形计算每个反馈波峰和反馈波谷的跨度时间的步骤包括:
根据第二公式
和第三公式
计算一个周期内第i个反馈波峰的跨度时间Ti和第j个反馈波谷的跨度时间Tj,其中,n为一个周期T内的反馈波峰数,m为一个周期T内的反馈波谷数,Ui为第i个反馈波峰对应的反馈峰幅值,Dj为第j个反馈波谷对应的反馈谷幅值,其中i=1,2,…,n,j=1,2,…,m。
在本发明所述的偏心机构减振方法中,每个反馈波峰或反馈波谷的起使位置=该反馈波峰对应的反馈波峰点的位置或该反馈波谷对应的反馈波谷点的位置-(该反馈波峰或反馈波谷的幅值*Nencd*T)/2,每个反馈波峰或反馈波谷的终止位置=该反馈波峰对应的反馈波峰点的位置或该反馈波谷对应的反馈波谷点的位置+(该反馈波峰或反馈波谷的幅值*Nencd*T)/2,其中,T为周期时长,Nencd为电机编码器线数。
相应地,本发明还提供了一种偏心机构减振装置,包括:
反馈模块,用于当电机匀速度带动偏心机构运行时,获取所述偏心机构的线速度随时间变化的反馈波形;
指令修正模块,用于生成调整指令,控制所述电机调整转速以保持所述偏心机构以均匀线速度运行,所述调整指令具有与所述反馈波形完全相反的波形。
在本发明所述的偏心机构减振装置中,所述反馈模块包括:
增量采集模块,用于周期性采集电机编码器的反馈脉冲增量Dp;
线速度计算模块,用于根据第一公式V=Dp/(T*Nencd)计算所述偏心机构的线速度V,绘制所述偏心机构的线速度随时间变化的反馈波形,其中T为周期时长,Nencd为电机编码器线数。
在本发明所述的偏心机构减振装置中,所述指令修正模块包括:
幅值查找模块,用于从所述反馈波形中查找反馈波峰和反馈波谷的幅值;
跨度时间计算模块,用于根据所述反馈波形计算每个反馈波峰和反馈波谷的跨度时间;
起止位置计算模块,用于根据反馈脉冲增量Dp计算每个反馈波峰点和反馈波谷点的位置,并根据所述反馈波峰点和反馈波谷点的位置以及对应的反馈波峰和反馈波谷的幅值和跨度时间计算该每个反馈波峰和反馈波谷的起始位置和终止位置;
调整指令生成模块,用于根据所述反馈波峰和反馈波谷的起止位置和幅值生成调整指令,其中所述调整指令中的指令谷对应于所述反馈波峰,所述调整指令中的指令峰对应于所述反馈波谷。
在本发明所述的偏心机构减振装置中,所述跨度时间计算模块根据第二公式
和第三公式
计算一个周期内第i个反馈波峰的跨度时间Ti和第j个反馈波谷的跨度时间Tj,其中,n为一个周期T内的反馈波峰数,m为一个周期T内的反馈波谷数,Ui为第i个反馈波峰对应的反馈峰幅值,Dj为第j个反馈波谷对应的反馈谷幅值,其中i=1,2,…,n,j=1,2,…,m。
在本发明所述的偏心机构减振装置中,每个反馈波峰或反馈波谷的起使位置=该反馈波峰对应的反馈波峰点的位置或该反馈波谷对应的反馈波谷点的位置-(该反馈波峰或反馈波谷的幅值*Nencd*T)/2,每个反馈波峰或反馈波谷的终止位置=该反馈波峰对应的反馈波峰点的位置或该反馈波谷对应的反馈波谷点的位置+(该反馈波峰或反馈波谷的幅值*Nencd*T)/2,其中,T为周期时长,Nencd为电机编码器线数。
实施本发明实施例,具有如下有益效果:通过实时监控偏心机构的线速度,然后根据反馈得来的线速度调整电机的转速,可以保持偏心机构以均匀线速度运行,从而可以减少整个系统的机械振动,延长系统使用寿命,并提高系统工作效率。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参见图1,是本发明第一实施例提供的偏心机构减振方法的流程图,该方法包括:
S101、当电机匀速度带动偏心机构运行时,获取所述偏心机构的线速度随时间变化的反馈波形。具体地,偏心机构的线速度随时间变化的反馈波形通常包括若干个反馈波峰和若干个反馈波谷。可以通过很多方法来确定反馈波峰和反馈波谷,例如,假设偏心机构的理想线速度为Vp,峰谷最小变化幅度为Av,那么大于Vp+Av的点处于反馈波峰,小于Vp-Av的点处于反馈波谷,其中Av需要根据不同设备来确定,例如Av可以为20。
S102、生成调整指令,控制所述电机调整转速以保持所述偏心机构以均匀线速度运行,所述调整指令具有与所述反馈波形完全相反的波形。具体地,调整指令可以是一种类似反馈波形的变频信号,调整指令包括指令峰和指令谷,且调整指令中的指令峰对应于反馈波形中的反馈波谷,调整指令中的指令谷对应于反馈波形中的反馈波峰,即在偏心机构的线速度偏大处控制减慢电机转速,而在偏心机构的线速度偏小处控制加快电机转速,这样就可以修正偏心机构的线速度波动,保持偏心机构以均匀线速度运行。
本发明提供的偏心机构减振方法,通过实时监控偏心机构的线速度,然后根据反馈得来的线速度调整电机的转速,可以保持偏心机构以均匀线速度运行,从而可以减少整个系统的机械振动,延长系统使用寿命,并提高系统工作效率。
各种电机通常都具有编码器,电机编码器是一种将旋转位移转换成一串数字脉冲信号的旋转传感器,这些脉冲能用来控制角位移,如果编码器与齿轮条或螺旋丝杠结合在一起,也可用于测量直线位移。编码器一般分为增量型与绝对型,它们的最大区别在于,增量编码器的位置是从零位标记开始计算的脉冲数量确定的,而绝对型编码器的位置是由输出代码的读数确定的。
下面将以增量编码器为例,详细描述本发明第二实施例提供的偏心机构减振方法,该方法包括:
S201、周期性采集电机编码器的反馈脉冲增量Dp。
S202、根据第一公式V=Dp/(T*Nencd)计算所述偏心机构的线速度V,绘制所述偏心机构的线速度随时间变化的反馈波形,其中T为周期时长,Nencd为电机编码器的线数。例如,若电机编码器线数Nencd=2500,采样周期T=4000Hz,周期内采样到的编码器反馈增量DP=10P,那么偏心结构的线速率V=10/(1/4000*2500)=16转/秒=960rpm。绘制反馈波形时,可以采用非平均法或者另一种较为复杂的方法。在非平均法中,按照实际测量记录的值进行绘制或者按照幅值大小等来分配各个波峰和波谷的时间。另一种较为复杂的方法是先按照非平均法分配时间,然后看下一周期的反馈在上一周期波峰、波谷的幅值情况,如果两个周期的幅值点的幅值变化不大,就增大跨度时间,并依此类推。
S203、从所述反馈波形中查找反馈波峰和反馈波谷的幅值。具体地,反馈波峰和反馈波谷的幅值即为步骤S202中计算得到的转折点的线速度-理想线速度。如图3所示,为反馈波形的一个示意图,在该例子中,一个周期T内包含一个反馈波谷和两个反馈波峰,第一个反馈波峰的幅值为U1,第一个反馈波谷的幅值为D1,第二个反馈波峰的幅值为U2。更进一步地,还可以建立两个二维数组,分别为反馈波峰点Hd[Amp][Pos]和反馈波谷点Ld[Amp][Pos],其中Amp为该点的幅值,Pos为该点的位置(在时间轴上的相对位置),注意周期初始时Pos=0。
S204、根据所述反馈波形计算每个反馈波峰和反馈波谷的跨度时间。具体地,根据第二公式
和第三公式
计算一个周期内第i个反馈波峰的跨度时间Ti和第j个反馈波谷的跨度时间Tj,其中,n为一个周期T内的反馈波峰数,m为一个周期T内的反馈波谷数,Ui为第i个反馈波峰对应的反馈峰幅值,Dj为第j个反馈波谷对应的反馈谷幅值,其中i=1,2,…,n,j=1,2,…,m。如图3所示,在该例子中,第一个反馈波峰的跨度时间为T
i=1,第一个反馈波谷的跨度时间为T
j=1,第二个反馈波峰的跨度时间为T
i=2。
S205、根据反馈脉冲增量Dp计算每个反馈波峰点和反馈波谷点的位置,并根据所述反馈波峰点和反馈波谷点的位置以及对应的反馈波峰和反馈波谷的幅值和跨度时间计算该每个反馈波峰和反馈波谷的起始位置和终止位置。具体地,每个反馈波峰或反馈波谷的起使位置=该反馈波峰对应的反馈波峰点的位置或该反馈波谷对应的反馈波谷点的位置-(该反馈波峰或反馈波谷的幅值*Nencd*T)/2,每个反馈波峰或反馈波谷的终止位置=该反馈波峰对应的反馈波峰点的位置或该反馈波谷对应的反馈波谷点的位置+(该反馈波峰或反馈波谷的幅值*Nencd*T)/2,其中,T为周期时长,Nencd为电机编码器线数。例如,理想情况下,偏心机构的线速度应该是匀速的,可以根据需要设定一个理想线速度值Vp,当在X0位置反馈得到的偏心机构的实际速度大于理想线速度Vp时,计时器计数为t0,接下来反馈得到的速度一直大于理想线速度Vp,在X1位置反馈得到的速度达到相对最大值Vm,这时时间计数为t1,接下来反馈得到的速度开始减小但依然大于理想线速度Vp,直至X2位置时反馈得到的速度等于理想线速度Vp,此时时间计数为t2。应当理解,X1位置是波峰,该波峰的时间跨度为t2-t0,该波峰的幅值为Vm-Vp,由第一公式可知速度与增量Dp成正比关系,所以根据Dp即可确定每个反馈波峰点和反馈波谷点在周期中的相对位置。
S206、根据所述反馈波峰和反馈波谷的起止位置和幅值生成调整指令,控制所述电机调整转速以保持所述偏心机构以均匀线速度运行,其中所述调整指令中的指令谷对应于所述反馈波峰,所述调整指令中的指令峰对应于所述反馈波谷。例如,若反馈波形中波峰的起始位置为S0,经过T1后到达波峰幅值Fm,终止位置为S1,那么调整指令应该是从X0位置起始,经过时间T1后到达波谷幅值-Fm,然后在S1处恢复到原始值。
图2示出了使用增量型电机编码器的例子,使用增量型电机编码器时,需要一个内部变量通过增量位置累计来记录绝对位置,而使用绝对型电机编码器时则不需要,其他处理步骤是一样的。
请参见图4,是本发明第一实施例提供的偏心机构减振装置400的结构示意图,该装置包括:
反馈模块410,用于当电机匀速度带动偏心机构运行时,获取所述偏心机构的线速度随时间变化的反馈波形。具体地,偏心机构的线速度随时间变化的反馈波形通常包括若干个反馈波峰和若干个反馈波谷。可以通过很多方法来确定反馈波峰和反馈波谷,例如,假设偏心机构的理想线速度为Vp,峰谷最小变化幅度为Av,那么大于Vp+Av的点处于反馈波峰,小于Vp-Av的点处于反馈波谷,其中Av需要根据不同设备来确定,例如Av可以为20。
指令修正模块420,用于生成调整指令,控制所述电机调整转速以保持所述偏心机构以均匀线速度运行,所述调整指令具有与所述反馈波形完全相反的波形。具体地,调整指令可以是一种类似反馈波形的变频信号,调整指令包括指令峰和指令谷,且调整指令中的指令峰对应于反馈波形中的反馈波谷,调整指令中的指令谷对应于反馈波形中的反馈波峰,即在偏心机构的线速度偏大处控制减慢电机转速,而在偏心机构的线速度偏小处控制加快电机转速,这样就可以修正偏心机构的线速度波动,保持偏心机构以均匀线速度运行。
本发明提供的偏心机构减振装置,通过实时监控偏心机构的线速度,然后根据反馈得来的线速度调整电机的转速,可以保持偏心机构以均匀线速度运行,从而可以减少整个系统的机械振动,延长系统使用寿命,并提高系统工作效率。
下面将以增量编码器为例,详细描述本发明第二实施例提供的偏心机构减振装置500,该装置包括反馈模块510和指令修正模块520。
其中,反馈模块510包括:
增量采集模块511,用于周期性采集电机编码器的反馈脉冲增量Dp。
线速度计算模块512,用于根据第一公式V=Dp/(T*Nencd)计算所述偏心机构的线速度V,绘制所述偏心机构的线速度随时间变化的反馈波形,其中T为周期时长,Nencd为电机编码器的线数。例如,若电机编码器线数Nencd=2500,采样周期T=4000Hz,周期内采样到的编码器反馈增量DP=10P,那么偏心结构的线速率V=10/(1/4000*2500)=16转/秒=960rpm。线速度计算模块512绘制反馈波形时,可以采用非平均法或者另一种较为复杂的方法。在非平均法中,线速度计算模块512按照实际测量记录的值进行绘制或者按照幅值大小等来分配各个波峰和波谷的时间。另一种较为复杂的方法是,线速度计算模块512先按照非平均法分配时间,然后看下一周期的反馈在上一周期波峰、波谷的幅值情况,如果两个周期的幅值点的幅值变化不大,就增大跨度时间,并依此类推。
指令修正模块520包括:
幅值查找模块521,用于从所述反馈波形中查找反馈波峰和反馈波谷的幅值。具体地,反馈波峰和反馈波谷的幅值即为线速度计算模块512计算得到的转折点的线速度-理想线速度。如图3所示,为反馈波形的一个示意图,在该例子中,一个周期T内包含一个反馈波谷和两个反馈波峰,第一个反馈波峰的幅值为U1,第一个反馈波谷的幅值为D1,第二个反馈波峰的幅值为U2。更进一步地,还可以建立两个二维数组,分别为反馈波峰点Hd[Amp][Pos]和反馈波谷点Ld[Amp][Pos],其中Amp为该点的幅值,Pos为该点的位置(在时间轴上的相对位置),注意周期初始时Pos=0。
跨度时间计算模块522,用于根据所述反馈波形计算每个反馈波峰和反馈波谷的跨度时间。具体地,跨度时间计算模块522可以根据第二公式
和第三公式
计算一个周期内第i个反馈波峰的跨度时间Ti和第j个反馈波谷的跨度时间Tj,其中,n为一个周期T内的反馈波峰数,m为一个周期T内的反馈波谷数,Ui为第i个反馈波峰对应的反馈峰幅值,Dj为第j个反馈波谷对应的反馈谷幅值,其中i=1,2,…,n,j=1,2,…,m。如图3所示,在该例子中,第一个反馈波峰的跨度时间为T
i=1,第一个反馈波谷的跨度时间为T
j=1,第二个反馈波峰的跨度时间为T
i=2。
起止位置计算模块523,用于根据反馈脉冲增量Dp计算每个反馈波峰点和反馈波谷点的位置,并根据所述反馈波峰点和反馈波谷点的位置以及对应的反馈波峰和反馈波谷的幅值和跨度时间计算该每个反馈波峰和反馈波谷的起始位置和终止位置。具体地,每个反馈波峰或反馈波谷的起使位置=该反馈波峰对应的反馈波峰点的位置或该反馈波谷对应的反馈波谷点的位置-(该反馈波峰或反馈波谷的幅值*Nencd*T)/2,每个反馈波峰或反馈波谷的终止位置=该反馈波峰对应的反馈波峰点的位置或该反馈波谷对应的反馈波谷点的位置+(该反馈波峰或反馈波谷的幅值*Nencd*T)/2,其中,T为周期时长,Nencd为电机编码器线数。例如,理想情况下,偏心机构的线速度应该是匀速的,可以根据需要设定一个理想线速度值Vp,当在X0位置反馈得到的偏心机构的实际速度大于理想线速度Vp时,计时器计数为t0,接下来反馈得到的速度一直大于理想线速度Vp,在X1位置反馈得到的速度达到相对最大值Vm,这时时间计数为t1,接下来反馈得到的速度开始减小但依然大于理想线速度Vp,直至X2位置时反馈得到的速度等于理想线速度Vp,此时时间计数为t2。应当理解,X1位置是波峰,该波峰的时间跨度为t2-t0,该波峰的幅值为Vm-Vp,由第一公式可知速度与增量Dp成正比关系,所以根据Dp即可确定每个反馈波峰点和反馈波谷点在周期中的相对位置。
调整指令生成模块524,用于根据所述反馈波峰和反馈波谷的起止位置和幅值生成调整指令,控制所述电机调整转速以保持所述偏心机构以均匀线速度运行,其中所述调整指令中的指令谷对应于所述反馈波峰,所述调整指令中的指令峰对应于所述反馈波谷。例如,若反馈波形中波峰的起始位置为S0,经过T1后到达波峰幅值Fm,终止位置为S1,那么调整指令应该是从X0位置起始,经过时间T1后到达波谷幅值-Fm,然后在S1处恢复到原始值。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory,RAM)等。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程,并依本发明权利要求所作的等同变化,仍属于发明所涵盖的范围。