CN105822530B - 一种空压机驱动方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种空压机驱动方法、装置及系统。该方法应用于空压机驱动系统,所述空压机驱动系统包括:动力产生装置和角速度传感器,其中,动力产生装置为空压机运转提供运转动力,角速度传感器用于获取角速度测量值,该方法在采集角速度测量值后,根据所述角速度测量值和角速度设定值,计算目标角速度,再将其传输至动力产生装置,以便动力产生装置驱动所述空压机按照所述目标角速度运转。通过本申请公开的方案,能够根据空压机当前的角速度测量值和预先设定的角速度设定值,调整空压机运转的角速度,使空压机在性能测试的过程中保持稳定的运转速度,从而提高空压机性能参数的检测精度。
Description
技术领域
本公开涉及机械驱动领域,尤其涉及一种空压机驱动方法、装置及系统。
背景技术
空压机,即空气压缩机,能够将原动(通常是电动机)的机械能转换成气体压力能,是一种压缩空气的气压发生装置。空压机是工业现代化的基础产品,与国防、石油、化工、医药、食品、城建、交通等工业领域都有密不可分的关系,是很多工业领域中不可缺少的主要动力设备之一。
为了保障空压机在使用过程中的正常运转,需要检测空压机的性能参数,其中,所述性能参数包括空压机在运转过程中的功率、流量和中冷器压力等,以便根据实际应用场景,选择合适的空压机。
但是,发明人在本申请的研究过程中发现,在空压机性能参数的检测过程中,空压机的运转速度往往会发生变化,导致检测结果产生偏差。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题,本公开提供一种空压机驱动方法、装置及驱动系统。
为了解决上述技术问题,本发明实施例公开了如下技术方案:
根据本公开实施例的第一方面,提供一种空压机驱动方法,应用于空压机驱动系统,所述空压机驱动系统包括:动力产生装置和角速度传感器,其中,所述动力产生装置为空压机运转提供所需的运转动力,所述角速度传感器与所述动力产生装置中的动力输出轴相连接,用于获取所述动力输出轴的角速度测量值,所述空压机的驱动方法包括:
每隔预设的采样周期,采集所述角速度传感器获取的所述动力输出轴的角速度测量值;
根据所述角速度测量值,以及预先设定的角速度设定值,计算所述空压机的目标角速度;
根据所述目标角速度,产生相应的控制指令,并将所述控制指令传输至所述动力产生装置,以便所述动力产生装置根据所述控制指令产生相应的运转动力,驱动所述空压机按照所述目标角速度运转。
结合第一方面,在第一方面第一种可能的实现方式中,所述根据所述角速度测量值,以及预先设定的角速度设定值,计算所述空压机的目标角速度,包括:
21)获取角速度设定值ωr(k)与本采样周期获取的角速度测量值ω(k)之间的差值,将所述差值作为角速度偏差e(k);
22)判断所述角速度偏差e(k)是否大于0,若是,执行步骤23)的操作,若否,执行步骤24)的操作;
23)若所述角速度偏差e(k)大于0,判断本采样周期获取的角速度测量值ω(k)是否比上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)大,若是,获取所述角速度偏差e(k)与预设的第一系数a的第一乘积,所述第一乘积为控制量增量Δu(k),然后执行步骤25)的操作,若否,设定所述控制量增量Δu(k)为零,然后执行步骤25)的操作,其中,若本次采样周期是首个采样周期,所述上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)为零;
24)若所述角速度偏差e(k)不大于0,判断本采样周期获取的所述角速度测量值ω(k)是否比上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)小,若是,获取所述角速度偏差e(k)与预设的第二系数b的第二乘积,所述第二乘积为控制量增量Δu(k),然后执行步骤25)的操作,若否,设定所述控制量增量Δu(k)为零,然后执行步骤25)的操作,其中,若本次采样周期是首个采样周期,所述上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)为零;
25)确定所述控制量增量Δu(k)与上一采样周期控制量u(k-1)的和为本次采样周期对应的目标角速度,其中,若本次采样周期为第二采样周期,所述上一采样周期控制量u(k-1)为第一采样周期的角速度测量值ω(k),若本次采样周期是首个采样周期,所述上一采样周期控制量u(k-1)为零。
结合第一方面,或者结合第一方面第一种可能的实现方式,在第一方面第二种可能的实现方式中,所述空压机驱动方法还包括:
将所述角速度测量值,和/或,目标角速度上传至上位机。
根据本公开实施例的第二方面,提供一种空压机驱动装置,应用于空压机驱动系统,所述空压机驱动系统包括:动力产生装置和角速度传感器,其中,所述动力产生装置为空压机运转提供所需的运转动力,所述角速度传感器与所述动力产生装置中的动力输出轴相连接,用于获取所述动力输出轴的角速度测量值,所述空压机的驱动装置包括:
采集模块,用于每隔预设的采样周期,采集所述角速度传感器获取的所述动力输出轴的角速度测量值;
计算模块,用于根据所述角速度测量值,以及预先设定的角速度设定值,计算所述空压机的目标角速度;
指令产生模块,用于根据所述目标角速度,产生相应的控制指令,并将所述控制指令传输至所述动力产生装置,以便所述动力产生装置根据所述控制指令产生相应的运转动力,驱动所述空压机按照所述目标角速度运转。
结合第二方面,在第二方面第一种可能的实现方式中,所述计算模块包括:第一差值获取单元、第一判断单元、第一处理单元、第二处理单元和目标角速度获取单元,其中,
第一差值获取单元,用于获取角速度设定值ωr(k)与本采样周期获取的角速度测量值ω(k)之间的差值,将所述差值作为角速度偏差e(k);
第一判断单元,用于判断所述角速度偏差e(k)是否大于0,若是,由所述第一处理单元执行相应的操作,若否,由所述第二处理单元执行相应的操作;
第一处理单元,用于若所述角速度偏差e(k)大于0,判断本采样周期获取的角速度测量值ω(k)是否比上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)大,若是,获取所述角速度偏差e(k)与预设的第一系数a的第一乘积,所述第一乘积为控制量增量Δu(k),然后由所述目标角速度获取单元执行相应的操作,若否,设定所述控制量增量Δu(k)为零,然后由所述目标角速度获取单元执行相应的操作,其中,若本次采样周期是首个采样周期,所述上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)为零;
第二处理单元,用于若所述角速度偏差e(k)不大于0,判断本采样周期获取的所述角速度测量值ω(k)是否比上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)小,若是,获取所述角速度偏差e(k)与预设的第二系数b的第二乘积,所述第二乘积为控制量增量Δu(k),然后由所述目标角速度获取单元执行相应的操作,若否,设定所述控制量增量Δu(k)为零,然后由所述目标角速度获取单元执行相应的操作,其中,若本次采样周期是首个采样周期,所述上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)为零;
目标角速度获取单元,用于确定所述控制量增量Δu(k)与上一采样周期控制量u(k-1)的和为本次采样周期对应的目标角速度,其中,若本次采样周期为第二采样周期,所述上一采样周期控制量u(k-1)为第一采样周期的角速度测量值ω(k),若本次采样周期是首个采样周期,所述上一采样周期控制量u(k-1)为零。
结合第二方面,或者结合第二方面第一种可能的实现方式,在第二方面第二种可能的实现方式中,所述空压机驱动装置还包括:
上传模块,用于将所述角速度测量值,和/或,目标角速度上传至上位机。
根据本公开实施例的第三方面,提供一种空压机驱动系统,所述空压机驱动系统包括:相互电连接的处理器、动力产生装置和角速度传感器,其中,
所述动力产生装置用于为空压机运转提供所需的运转动力;
所述角速度传感器与所述动力产生装置中的动力输出轴相连接,用于获取所述动力输出轴的角速度测量值;
所述处理器用于每隔预设的采样周期,采集所述角速度传感器获取的所述动力输出轴的角速度测量值,根据所述角速度测量值,以及预先设定的角速度设定值,计算所述空压机的目标角速度,并根据所述目标角速度,产生相应的控制指令,并将所述控制指令传输至所述动力产生装置,以便所述动力产生装置根据所述控制指令产生相应的运转动力,驱动所述空压机按照所述目标角速度运转。
结合第三方面,在第三方面第一种可能的实现方式中,所述动力产生装置还包括:依次连接的电平转换器、D/A转换器、电机驱动器和电机,其中,所述电机与所述动力输出轴相连接。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:
通过本申请公开的方案,能够根据空压机当前的角速度测量值和预先设定的角速度设定值,调整空压机运转的角速度,达到闭环控制的效果,保证空压机在性能测试的过程中保持稳定的运转速度,从而提高空压机性能参数的检测精度。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本发明的实施例,并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种空压机驱动方法的工作流程示意图;
图2是根据一示例性实施例示出的一种空压机驱动方法中,获取目标角速度的工作流程示意图;
图3是根据一示例性实施例示出的一种空压机驱动装置的结构示意图;
图4是根据一示例性实施例示出的又一种空压机驱动装置的结构示意图;
图5是根据一示例性实施例示出的又一种空压机驱动装置的结构示意图。
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,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
为了解决现有技术中存在的,在空压机性能参数的检测过程中,空压机的运转速度往往会发生变化,导致检测结果产生偏差的问题,本申请公开了一种空压机驱动方法。所述空压机驱动方法应用于空压机驱动系统,所述空压机驱动系统包括:动力产生装置和角速度传感器,其中,所述动力产生装置为空压机运转提供所需的运转动力,所述角速度传感器与所述动力产生装置中的动力输出轴相连接,用于获取所述动力输出轴的角速度测量值。
图1是根据一示例性实施例示出的空压机驱动方法的流程图,该方法包括:
步骤S11、每隔预设的采样周期,采集所述角速度传感器获取的所述动力输出轴的角速度测量值。
其中,动力产生装置中的动力输出轴用于驱动空压机运转,所述动力输出轴的角速度测量值,能够反映当前空压机的运转状态。另外,所述采样周期的时长可根据检测精度需求确定,空压机性能参数的检测精度需求越高,所述采样周期的时长越短。
步骤S12、根据所述角速度测量值,以及预先设定的角速度设定值,计算所述空压机的目标角速度。
其中,所述角速度测量值,指的是空压机在理想的稳定状态下运转时的角速度。例如,工作人员需要在空压机的角速度为1000转每秒的运转状态下,检测空压机的性能参数,则所述角速度设定值为1000转每秒。
步骤S13、根据所述目标角速度,产生相应的控制指令,并将所述控制指令传输至所述动力产生装置,以便所述动力产生装置根据所述控制指令产生相应的运转动力,驱动所述空压机按照所述目标角速度运转。
所述动力产生装置通常包括依次连接的电平转换器、D/A转换器、电机驱动器、电机和动力输出轴。所述动力产生装置根据控制指令驱动空压机运转时,首先由电平转换器接收控制指令,所述电平转换器对所述控制指令进行电平转换后,将转换后的控制指令传输至D/A转换器,由所述D/A转换器将其转换成模拟电压,并将模拟电压传输至电机驱动器,电机驱动器接收到模拟电压后,根据所述模拟电压的大小控制电机运转,所述动力输出轴在电机的作用下,为空压机运转提供运转动力,从而使空压机按照目标角速度运转。
在步骤S11至步骤S13公开的空压机驱动方法中,首先采集角速度传感器获取的角速度测量值,然后根据所述角速度测量值,以及预先设定的角速度设定值,计算所述空压机的目标角速度,再将所述目标角速度传输至动力产生装置,以便所述动力产生装置根据所述控制指令产生相应的运转动力,驱动所述空压机按照所述目标角速度运转。
通过本申请公开的空压机驱动方法,能够根据空压机当前的角速度测量值和预先设定的角速度设定值,调整空压机运转的角速度,达到闭环控制的效果,保证空压机在性能测试的过程中保持稳定的运转速度,从而提高空压机性能参数的检测精度。
本申请公开的空压机驱动方法中,包括根据所述角速度测量值,以及预先设定的角速度设定值,计算所述空压机的目标角速度的步骤。参见图2所示的工作流程示意图,所述根据所述角速度测量值,以及预先设定的角速度设定值,计算所述空压机的目标角速度,包括以下步骤:
步骤S21、获取角速度设定值ωr(k)与本采样周期获取的角速度测量值ω(k)之间的差值,将所述差值作为角速度偏差e(k),也就是说,e(k)=ωr(k)-ω(k)。
步骤S22、判断所述角速度偏差e(k)是否大于0,若是,执行步骤S23的操作,若否,执行步骤S26的操作。
步骤S23、若所述角速度偏差e(k)大于0,即角速度设定值ωr(k)大于角速度偏差e(k),判断本采样周期获取的角速度测量值ω(k)是否比上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)大,若是,执行步骤S24的操作,若否,执行步骤S25的操作,其中,若本次采样周期是首个采样周期,所述上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)为零。
步骤S24、若本采样周期获取的角速度测量值ω(k)比上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)大,获取所述角速度偏差e(k)与预设的第一系数a的第一乘积,所述第一乘积为控制量增量Δu(k),然后执行步骤S28的操作。也就是说,控制量增量Δu(k)=a·e(k)。
步骤S25、设定所述控制量增量Δu(k)为零,然后执行步骤S28的操作。
步骤S26、若所述角速度偏差e(k)不大于0,即角速度设定值ωr(k)不大于角速度偏差e(k),判断本采样周期获取的所述角速度测量值ω(k)是否比上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)小,若是,执行步骤S27的操作,若否,执行步骤S25的操作,其中,若本次采样周期是首个采样周期,所述上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)为零。
步骤S27、若所述角速度测量值ω(k)比上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)小,获取所述角速度偏差e(k)与预设的第二系数b的第二乘积,所述第二乘积为控制量增量Δu(k),然后执行步骤S28的操作,也就是说,所述控制量增量为Δu(k)=b·e(k)。
步骤S28、确定所述控制量增量Δu(k)与上一采样周期控制量u(k-1)的和为本次采样周期对应的目标角速度,也就是说,u(k)=Δu(k)+u(k-1)。其中,若本次采样周期为第二采样周期,所述上一采样周期控制量u(k-1)为第一采样周期的角速度测量值ω(k),若本次采样周期是首个采样周期,所述上一采样周期控制量u(k-1)为零。然后返回步骤S21,继续计算下一采样周期的目标角速度。
其中,第一系数a和第二系数b均为正数,可由工作人员根据实际的应用场景设置所述第一系数a和第二系数b的具体数值。
通过步骤S21至步骤S28的操作,能够计算获取空压机的目标角速度,以便空压机根据所述目标角速度运转,达到闭环控制的效果,保证空压机在性能测试时保持稳定的运转速度,从而提高空压机性能参数的检测精度。
进一步的,本申请公开的所述空压机驱动方法还包括:
将所述角速度测量值,和/或,目标角速度上传至上位机。
通过上述步骤,将所述角速度测量值,和/或,目标角速度上传到上位机后,能够使工作人员通过上位机,及时观测到所述角速度测量值,和/或,目标角速度,从而获悉空压机的运转状态。
相应的,本申请还公开了一种空压机驱动装置。所述空压机驱动装置应用于空压机驱动系统,所述空压机驱动系统包括:动力产生装置和角速度传感器,其中,所述动力产生装置为空压机运转提供所需的运转动力,所述角速度传感器与所述动力产生装置中的动力输出轴相连接,用于获取所述动力输出轴的角速度测量值。参见图3所示的结构示意图,所述空压机的驱动装置包括:采集模块100、计算模块200和指令产生模块300。
其中,所述采集模块100,用于每隔预设的采样周期,采集所述角速度传感器获取的所述动力输出轴的角速度测量值;
所述计算模块200,用于根据所述角速度测量值,以及预先设定的角速度设定值,计算所述空压机的目标角速度;
所述指令产生模块300,用于根据所述目标角速度,产生相应的控制指令,并将所述控制指令传输至所述动力产生装置,以便所述动力产生装置根据所述控制指令产生相应的运转动力,驱动所述空压机按照所述目标角速度运转。
其中,所述角速度传感器为一种旋转编码器,能够检测动力输出轴的角速度。
所述动力产生装置通常包括依次连接的电平转换器、D/A转换器、电机驱动器、电机和动力输出轴。所述动力产生装置根据控制指令驱动空压机运转时,首先由电平转换器接收控制指令,所述电平转换器对所述控制指令进行电平转换后,将转换后的控制指令传输至D/A转换器,由所述D/A转换器将其转换成模拟电压,并将模拟电压传输至电机驱动器,电机驱动器接收到模拟电压后,根据所述模拟电压的大小控制电机运转,所述动力输出轴在电机的作用下,为空压机运转提供运转动力,从而使空压机按照目标角速度运转。
另外,所述计算模块200包括:第一差值获取单元、第一判断单元、第一处理单元、第二处理单元和目标角速度获取单元。
其中,第一差值获取单元,用于获取角速度设定值ωr(k)与本采样周期获取的角速度测量值ω(k)之间的差值,将所述差值作为角速度偏差e(k);
第一判断单元,用于判断所述角速度偏差e(k)是否大于0,若是,由所述第一处理单元执行相应的操作,若否,由所述第二处理单元执行相应的操作;
第一处理单元,用于若所述角速度偏差e(k)大于0,判断本采样周期获取的角速度测量值ω(k)是否比上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)大,若是,获取所述角速度偏差e(k)与预设的第一系数a的第一乘积,所述第一乘积为控制量增量Δu(k),然后由所述目标角速度获取单元执行相应的操作,若否,设定所述控制量增量Δu(k)为零,然后由所述目标角速度获取单元执行相应的操作,其中,若本次采样周期是首个采样周期,所述上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)为零;
第二处理单元,用于若所述角速度偏差e(k)不大于0,判断本采样周期获取的所述角速度测量值ω(k)是否比上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)小,若是,获取所述角速度偏差e(k)与预设的第二系数b的第二乘积,所述第二乘积为控制量增量Δu(k),然后由所述目标角速度获取单元执行相应的操作,若否,设定所述控制量增量Δu(k)为零,然后由所述目标角速度获取单元执行相应的操作,其中,若本次采样周期是首个采样周期,所述上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)为零;
目标角速度获取单元,用于确定所述控制量增量Δu(k)与上一采样周期控制量u(k-1)的和为本次采样周期对应的目标角速度,其中,若本次采样周期为第二采样周期,所述上一采样周期控制量u(k-1)为第一采样周期的角速度测量值ω(k),若本次采样周期是首个采样周期,所述上一采样周期控制量u(k-1)为零。
进一步的,所述空压机驱动装置还包括:上传模块。所述上传模块用于将所述角速度测量值,和/或,目标角速度上传至上位机。
本申请公开的空压机驱动装置,在采集到角速度传感器获取的角速度测量值后,能够根据所述角速度测量值,以及预先设定的角速度设定值,计算所述空压机的目标角速度,并将所述目标角速度传输至动力产生装置,以便所述动力产生装置根据所述控制指令产生相应的运转动力,驱动所述空压机按照所述目标角速度运转。
通过本申请公开的空压机驱动装置,能够根据空压机当前的角速度测量值和预先设定的角速度设定值,调整空压机运转的角速度,达到闭环控制的效果,保证空压机在性能测试的过程中保持稳定的运转速度,从而提高空压机性能参数的检测精度。
进一步的,本申请公开的空压机驱动方法所针对的空压机驱动系统中,设置有动力产生装置,所述动力产生装置中包含有动力输出轴,所述动力输出轴可通过多种连接附件与不同类型的空压机快速连接,从而能够驱动不同类型的空压机运转,使空压机保持稳定的运转状态,应用范围较广。
其中,所述空压机驱动装置通常设置在处理器中,所述处理器可以为多种形式,例如,所述处理器可以包括嵌入式微处理器,以及与所述嵌入式微处理器相连接的外围电路。另外,所述嵌入式微处理器为高速单片机或数字信号处理器,所述外围电路是使嵌入式微处理器正常工作所需的元器件构成的电路。在采集到角速度测量值后,所述嵌入式微处理器能够根据角速度测量值和预先设定的角速度设定值,计算出目标角速度,并将目标角速度传输至动力产生装置。
角速度传感器在将检测获取到的角速度测量值传输至所述嵌入式微处理器之前,可根据需要,利用调理电路将所述角速度测量值调理、变换成所述嵌入式微处理器能够接收的信号形式。
另外,所述嵌入式微处理器在将角速度测量值,和/或,目标角速度上传至上位机时,可将所述角速度测量值,和/或,目标角速度传输至电平转换电路,所述电平转换电路对角速度测量值,和/或,目标角速度进行电平转换,例如,可将所述角速度测量值,和/或,目标角速度转换成RS232兼容的电平,然后电平转换电路再将电平转换后的角速度测量值,和/或,目标角速度传输至通信接口,所述通信接口与上位机相连接,从而能够通过通信接口,将所述角速度测量值,和/或,目标角速度上传至上位机。
相应的,本申请还公开一种空压机驱动系统,参见图4所示的结构示意图,所述空压机驱动系统包括:相互电连接的处理器1、动力产生装置2和角速度传感器3。
其中,所述动力产生装置2用于为空压机运转提供所需的运转动力;
所述角速度传感器3与所述动力产生装置2中的动力输出轴相连接,用于获取所述动力输出轴的角速度测量值;
所述处理器1用于每隔预设的采样周期,采集所述角速度传感器3获取的所述动力输出轴的角速度测量值,根据所述角速度测量值,以及预先设定的角速度设定值,计算所述空压机的目标角速度,并根据所述目标角速度,产生相应的控制指令,并将所述控制指令传输至所述动力产生装置2,以便所述动力产生装置2根据所述控制指令产生相应的运转动力,驱动所述空压机按照所述目标角速度运转。
进一步的,所述处理器1还用于将所述角速度测量值,和/或,目标角速度上传至上位机。
另外,所述动力产生装置2还包括:依次连接的电平转换器、D/A转换器、电机驱动器和电机,其中,所述电机与所述动力输出轴相连接。
参见图5所示的结构示意图,所述动力产生装置通常包括依次连接的电平转换器202、D/A转换器203、电机驱动器204、电机205和动力输出轴201。所述动力产生装置根据控制指令驱动空压机运转时,首先由电平转换器202接收控制指令,所述电平转换器202对所述控制指令进行电平转换后,将转换后的控制指令传输至D/A转换器203,由所述D/A转换器203将其转换成模拟电压,并将模拟电压传输至电机驱动器204,电机驱动器204接收到模拟电压后,根据所述模拟电压的大小控制电机205运转,所述动力输出轴201在电机205的作用下,为空压机运转提供运转动力,从而使空压机按照目标角速度运转。
具体的,所述处理器可采用嵌入式微处理器,所述嵌入式微处理器的型号可选用TMS320F2812;动力产生装置中的电平转换器的型号通常为74ALVC164245,74ALVC164245为双8位3V-5V电平转换芯片;所述D/A转换器的型号通常选用DAC811,为一种12位高精度D/A转换器,其模拟输出电压为-10V~+10V;所述电机驱动器通常选用G130315kW变频器,G130315kW变频器为交流变频驱动器,工作电压为交流380V,控制输入电压为-10V~+10V;电机可采用1L0002315kW变频电机;所述角速度传感器通常为AS5145型号的12位分辨率的磁编码器,它具有正交编码脉冲输出端A相、B相及原点Index输出。
TMS320F2812嵌入式微处理器的通用I/O口GPIOB0~GPIO11经3V-5V电平转换芯片74ALVC164245电平转换后,传输至12位高精度D/A转换器DAC811的12位并行数据输入端,DAC811的模拟电压输出端连接到G130315kW变频器的控制信号输入端,G130315kW变频器的电机电压输出端与1L0002315kW变频电机的电源接线端相连,1L0002315kW变频电机与动力输出轴相连接,所述动力输出轴为空压机提供运转动力。
磁编码器AS5145为角速度传感器,用于测量动力输出轴的角速度,并且所述磁编码器AS5145的正交增量输出端A、B及原点INDEX分别连接至TMS320F2812中的正交编码脉冲电路QEP的QEP1、QEP2和QEPI1端相连接。
电平转换电路可以为MAX3232型号的RS232串口电平转换芯片,MAX3232型号的RS232串口电平转换芯片能够将TMS320F2812传输的SCIA口电平转换成标准的电平,所述TMS320F2812传输的电平中包含有角速度测量值,和/或,目标角速度,然后将所述标准的电平传输至通信接口,所述通信接口的型号可以为DB9,所述通信接口将所述标准的电平传输至上位机,从而使上位机侧的工作人员获知所述角速度测量值,和/或,目标角速度。
当然,空压机驱动系统中的各个装置,还可以采用其他型号,本申请对此不做限定。
关于上述实施例中的装置,其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述,此处将不做详细阐述说明。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是,本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (6)
1.一种空压机驱动方法,其特征在于,应用于空压机驱动系统,所述空压机驱动系统包括:动力产生装置和角速度传感器,其中,所述动力产生装置为空压机运转提供所需的运转动力,所述角速度传感器与所述动力产生装置中的动力输出轴相连接,用于获取所述动力输出轴的角速度测量值,所述空压机的驱动方法包括:
每隔预设的采样周期,采集所述角速度传感器获取的所述动力输出轴的角速度测量值;
根据所述角速度测量值,以及预先设定的角速度设定值,计算所述空压机的目标角速度;
根据所述目标角速度,产生相应的控制指令,并将所述控制指令传输至所述动力产生装置,以便所述动力产生装置根据所述控制指令产生相应的运转动力,驱动所述空压机按照所述目标角速度运转;
其中,所述根据所述角速度测量值,以及预先设定的角速度设定值,计算所述空压机的目标角速度,包括:
21)获取角速度设定值ωr(k)与本采样周期获取的角速度测量值ω(k)之间的差值,将所述差值作为角速度偏差e(k);
22)判断所述角速度偏差e(k)是否大于0,若是,执行步骤23)的操作,若否,执行步骤24)的操作;
23)若所述角速度偏差e(k)大于0,判断本采样周期获取的角速度测量值ω(k)是否比上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)大,若是,获取所述角速度偏差e(k)与预设的第一系数a的第一乘积,所述第一乘积为控制量增量Δu(k),然后执行步骤25)的操作,若否,设定所述控制量增量Δu(k)为零,然后执行步骤25)的操作,其中,若本次采样周期是首个采样周期,所述上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)为零;
24)若所述角速度偏差e(k)不大于0,判断本采样周期获取的所述角速度测量值ω(k)是否比上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)小,若是,获取所述角速度偏差e(k)与预设的第二系数b的第二乘积,所述第二乘积为控制量增量Δu(k),然后执行步骤25)的操作,若否,设定所述控制量增量Δu(k)为零,然后执行步骤25)的操作,其中,若本次采样周期是首个采样周期,所述上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)为零;
25)确定所述控制量增量Δu(k)与上一采样周期控制量u(k-1)的和为本次采样周期对应的目标角速度,其中,若本次采样周期为第二采样周期,所述上一采样周期控制量u(k-1)为第一采样周期的角速度测量值ω(k),若本次采样周期是首个采样周期,所述上一采样周期控制量u(k-1)为零。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述空压机驱动方法还包括:
将所述角速度测量值和/或目标角速度,上传至上位机。
3.一种空压机驱动装置,其特征在于,应用于空压机驱动系统,所述空压机驱动系统包括:动力产生装置和角速度传感器,其中,所述动力产生装置为空压机运转提供所需的运转动力,所述角速度传感器与所述动力产生装置中的动力输出轴相连接,用于获取所述动力输出轴的角速度测量值,所述空压机的驱动装置包括:
采集模块,用于每隔预设的采样周期,采集所述角速度传感器获取的所述动力输出轴的角速度测量值;
计算模块,用于根据所述角速度测量值,以及预先设定的角速度设定值,计算所述空压机的目标角速度;
指令产生模块,用于根据所述目标角速度,产生相应的控制指令,并将所述控制指令传输至所述动力产生装置,以便所述动力产生装置根据所述控制指令产生相应的运转动力,驱动所述空压机按照所述目标角速度运转;
其中,所述计算模块包括:第一差值获取单元、第一判断单元、第一处理单元、第二处理单元和目标角速度获取单元,其中,
第一差值获取单元,用于获取角速度设定值ωr(k)与本采样周期获取的角速度测量值ω(k)之间的差值,将所述差值作为角速度偏差e(k);
第一判断单元,用于判断所述角速度偏差e(k)是否大于0,若是,由所述第一处理单元执行相应的操作,若否,由所述第二处理单元执行相应的操作;
第一处理单元,用于若所述角速度偏差e(k)大于0,判断本采样周期获取的角速度测量值ω(k)是否比上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)大,若是,获取所述角速度偏差e(k)与预设的第一系数a的第一乘积,所述第一乘积为控制量增量Δu(k),然后由所述目标角速度获取单元执行相应的操作,若否,设定所述控制量增量Δu(k)为零,然后由所述目标角速度获取单元执行相应的操作,其中,若本次采样周期是首个采样周期,所述上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)为零;
第二处理单元,用于若所述角速度偏差e(k)不大于0,判断本采样周期获取的所述角速度测量值ω(k)是否比上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)小,若是,获取所述角速度偏差e(k)与预设的第二系数b的第二乘积,所述第二乘积为控制量增量Δu(k),然后由所述目标角速度获取单元执行相应的操作,若否,设定所述控制量增量Δu(k)为零,然后由所述目标角速度获取单元执行相应的操作,其中,若本次采样周期是首个采样周期,所述上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)为零;
目标角速度获取单元,用于确定所述控制量增量Δu(k)与上一采样周期控制量u(k-1)的和为本次采样周期对应的目标角速度,其中,若本次采样周期为第二采样周期,所述上一采样周期控制量u(k-1)为第一采样周期的角速度测量值ω(k),若本次采样周期是首个采样周期,所述上一采样周期控制量u(k-1)为零。
4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述空压机驱动装置还包括:
上传模块,用于将所述角速度测量值和/或目标角速度,上传至上位机。
5.一种空压机驱动系统,其特征在于,所述空压机驱动系统包括:相互电连接的处理器、动力产生装置和角速度传感器,其中,
所述动力产生装置用于为空压机运转提供所需的运转动力;
所述角速度传感器与所述动力产生装置中的动力输出轴相连接,用于获取所述动力输出轴的角速度测量值;
所述处理器用于每隔预设的采样周期,采集所述角速度传感器获取的所述动力输出轴的角速度测量值,根据所述角速度测量值,以及预先设定的角速度设定值,计算所述空压机的目标角速度,并根据所述目标角速度,产生相应的控制指令,将所述控制指令传输至所述动力产生装置,以便所述动力产生装置根据所述控制指令产生相应的运转动力,驱动所述空压机按照所述目标角速度运转;
所述处理器根据所述角速度测量值,以及预先设定的角速度设定值,计算所述空压机的目标角速度,包括:
21)获取角速度设定值ωr(k)与本采样周期获取的角速度测量值ω(k)之间的差值,将所述差值作为角速度偏差e(k);
22)判断所述角速度偏差e(k)是否大于0,若是,执行步骤23)的操作,若否,执行步骤24)的操作;
23)若所述角速度偏差e(k)大于0,判断本采样周期获取的角速度测量值ω(k)是否比上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)大,若是,获取所述角速度偏差e(k)与预设的第一系数a的第一乘积,所述第一乘积为控制量增量Δu(k),然后执行步骤25)的操作,若否,设定所述控制量增量Δu(k)为零,然后执行步骤25)的操作,其中,若本次采样周期是首个采样周期,所述上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)为零;
24)若所述角速度偏差e(k)不大于0,判断本采样周期获取的所述角速度测量值ω(k)是否比上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)小,若是,获取所述角速度偏差e(k)与预设的第二系数b的第二乘积,所述第二乘积为控制量增量Δu(k),然后执行步骤25)的操作,若否,设定所述控制量增量Δu(k)为零,然后执行步骤25)的操作,其中,若本次采样周期是首个采样周期,所述上一采样周期获取的角速度测量值ω(k-1)为零;
25)确定所述控制量增量Δu(k)与上一采样周期控制量u(k-1)的和为本次采样周期对应的目标角速度,其中,若本次采样周期为第二采样周期,所述上一采样周期控制量u(k-1)为第一采样周期的角速度测量值ω(k),若本次采样周期是首个采样周期,所述上一采样周期控制量u(k-1)为零。
6.根据权利要求5所述的空压机驱动系统,其特征在于,所述动力产生装置还包括:依次连接的电平转换器、D/A转换器、电机驱动器和电机,其中,所述电机与所述动力输出轴相连接。
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