CN106712589B - 一种用于匹配电机同步控制周期与驱动周期的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于匹配电机同步控制周期与驱动周期的方法和装置，所述方法包括：获取电机同步控制周期T1、预设驱动周期T2，其中在一个控制周期T1内能够运行多次预设驱动周期T2；判断控制周期T1除以预设驱动周期T2的余数是否在预设阈值范围内；如果所述余数不在预设阈值范围内，则调整在一个控制周期内运行的至少一个驱动周期，使调整后的驱动周期与其余未调整的预设驱动周期的和等于一个控制周期T1。

Description

一种用于匹配电机同步控制周期与驱动周期的方法和装置

技术领域

本发明涉及电机控制领域，具体涉及一种电机驱动周期调整方法和装置。

背景技术

控制多台电机负荷同步运转时，会采用多电机同步控制系统进行控制。同步控制系统是由按照一定周期进行处理的电机控制器，周期性接收矢量指令、电流指令以及位置指令的电机驱动装置，以及驱动装置对应的电机组成。驱动装置根据电机控制器输出的控制信号来控制对应的电机。其同步控制的原理为：通过一定的算法计算，消除控制器输出信号的时间点与驱动装置的驱动周期计数器的计数时间点之间的偏差，最终使得控制器驱动输出信号的时间与驱动装置驱动周期计数器启动时间一致，实现控制器与驱动装置运行同步的目标。

以往的同步控制系统的控制方法是基于电机控制器的控制周期Tc与驱动装置的驱动周期Td相等，或是电机控制器的控制周期Tc与驱动装置的驱动周期Td成整数倍的前提条件下进行周期性偏差补偿。但由于电机控制器的硬件精密性可能不够高或电机控制器与驱动装置的传输线路等原因，可能会导致电机控制器的控制周期Tc不是驱动装置的驱动周期Td的整数倍，以往的周期补偿方式只能确保二者的起点重合，而不能使二者的终点重合，从而导致实际的控制周期与驱动周期不匹配的问题。

发明内容

本发明提供一种用于匹配电机同步控制周期与驱动周期的方法，包括：获取电机同步控制周期T1、预设驱动周期T2，其中在一个控制周期T1内能够运行多次预设驱动周期T2；判断控制周期T1除以预设驱动周期T2的余数是否在预设阈值范围内；如果所述余数不在预设阈值范围内，则调整在一个控制周期内运行的至少一个驱动周期，使调整后的驱动周期与其余未调整的预设驱动周期的和等于一个控制周期T1。

优选地，所述调整在一个控制周期内运行的至少一个驱动周期，使调整后的驱动周期与其余未调整的预设驱动周期的和等于一个控制周期T1，包括：获取T1除以T2的整数部分N和余数△T；比对△T与T2/2；如果△T≤T2/2,则确定在一个控制周期内运行的驱动周期数量为N个；在N个驱动周期中任选M1个驱动周期，其中M1＝△T/t，t为预设调整刻度；将所述M1个驱动周期的周期设为T2+t。

优选地，如果△T>T2/2，则确定在一个控制周期内运行的驱动周期数量为N+1个；在N+1个驱动周期中任选M2个驱动周期，其中M2＝(T2-△T)/t，t为预设调整刻度；将所述M2个驱动周期的周期设为T2-t。

相应地，本发明还一种用于匹配电机同步控制周期与驱动周期的装置，包括：周期获取单元，用于获取电机同步控制周期T1、预设驱动周期T2，其中在一个控制周期T1内能够运行多次预设驱动周期T2；判断单元，用于判断控制周期T1除以预设驱动周期T2的余数是否在预设阈值范围内；调整单元，用于当所述余数不在预设阈值范围内时，调整在一个控制周期内运行的至少一个驱动周期，使调整后的驱动周期与其余未调整的预设驱动周期的和等于一个控制周期T1。

优选地，调整单元包括：获取子单元，用于获取T1除以T2的整数部分N和余数△T；比对子单元，用于比对△T与T2/2；第一周期计算子单元，用于当△T≤T2/2,确定在一个控制周期内运行的驱动周期数量为N个；第一周期选取子单元，用于在N个驱动周期中任选M1个驱动周期，其中M1＝△T/t，t为预设调整刻度；第一设置子单元，用于将所述M1个驱动周期的周期设为T2+t。

优选地，所述调整单元还包括：第二周期计算子单元，用于当△T>T2/2时，确定在一个控制周期内运行的驱动周期数量为N+1个；第二周期选取子单元，用于在N+1个驱动周期中任选M2个驱动周期，其中M2＝(T2-△T)/t，t为预设调整刻度；第二设置子单元，用于将所述M2个驱动周期的周期设为T2-t。

根据本发明提供的用于匹配电机同步控制周期与驱动周期的方法和装置，可以针对控制周期不为预设驱动周期的整数倍的情况下的驱动周期进行调整，使调整后的驱动周期与其余未调整的预设驱动周期的和等于一个控制周期，由此可以使电机同步控制周期与驱动周期相匹配的，降低对硬件性能的依赖性，提高系统设计自由度。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明的一个应用场景示意图；

图2是本发明提供的用于匹配电机同步控制周期与驱动周期的方法的流程图；

图3是一个同步控制周期与驱动周期的对应关系图；

图4是经调整后的同步控制周期与驱动周期的对应关系图；

图5是一个具体的调整驱动周期的流程图；

图6是一个具体的同步控制周期与驱动周期的对应关系图；

图7是一个具体的经调整后的同步控制周期与驱动周期的对应关系图；

图8是本发明提供的用于匹配电机同步控制周期与驱动周期的装置的示意图。

具体实施方式

图1示出了本发明的一个应用场景，如图1所示，电机控制器11分别与多个驱动装置连接，每个驱动装置连接一个受控电机，其中电机控制器11周期性地向驱动装置A12、驱动装置B、驱动装置C发送同步信号，其发送同步信号的时间间隔称为同步控制周期。以驱动装置A12为例，驱动装置A12在接收到电机控制器11发出的同步信号时，开始周期性地向相应的受控电机13发出驱动信号控制电机运行状态，其发送驱动信号的时间间隔为驱动周期。在一个同步控制周期内，驱动装置可以多次发出驱动信号，即在一个同步控制周期之内，可以运行多个驱动周期。本发明提供的用于匹配电机同步控制周期与驱动周期的方法可以由驱动装置来执行。

如图2所示，本实施例提供的用于匹配电机同步控制周期与驱动周期的方法包括：

S1，获取电机同步控制周期T1、预设驱动周期T2，其中在一个控制周期T1内能够运行多次预设驱动周期T2。以图3为例，同步控制周期T1是电机同步控制装置发出同步信号的时间间隔，即驱动装置收到同步信号的时间间隔；驱动周期T2是电机驱动装置发出驱动信号的时间间隔，驱动装置A、B、C在一个同步控制周期T1内分别可以运行7个完整的驱动周期T2。

S2，判断控制周期T1除以预设驱动周期T2的余数是否在预设阈值范围内，当余数不在预设阈值范围内时，执行步骤S3，当余数在预设阈值范围内时，则可以认为控制周期T1是预设驱动周期T2整数倍。若T1是T2的整数倍则不对预设驱动周期T2进行调整。现有技术中通常会将T1设计为T2的整数倍，例如在同步控制周期T1内，驱动装置应当恰好发出8次驱动信号，即T1是T2的8倍，但由于硬件(控制器精密度、传输线路)原因可能会使T1发生改变，造成驱动装置实际收到同步信号的时间间隔缩小或增大，以至T1不是T2的整数倍，此时需要执行下述的步骤S3，以使得控制周期T1与驱动周期T2相匹配。本领域技术人员可以根据可接受的误差范围来设置预设阈值，例如当可接受的误差范围是25μs时，如果T1＝1620μs，T2＝80μs，可以忽略余数20μs，而认为T1是T2的整数倍。

S3，调整在一个控制周期内运行的至少一个驱动周期，使调整后的驱动周期与其余未调整的预设驱动周期的和等于一个控制周期T1。以图3和图4为例，图3示出的是一个T1不为T2的整数倍但起点同步的情况，通过增大或缩小驱动装置某几次发送驱动信号的时间间隔，即可以达到调整其中某几个驱动周期的效果，进而使二者的起点和终点均同步。图4示出的是只调整了一个同步控制周期T1内的最后一个驱动周期T2的情况，但本方法并不限于调整最后一个驱动周期，即调整任意的驱动周期都是可行的。

根据本发明提供的匹配电机同步控制周期与驱动周期的方法，可以针对控制周期不为预设驱动周期的整数倍的情况下的驱动周期进行调整，使调整后的驱动周期与其余未调整的预设驱动周期的和等于一个控制周期，由此可以使电机同步控制周期与驱动周期相匹配的，降低对硬件性能的依赖性，提高系统设计自由度。

本领域技术人员应当理解，实际情况中的情况可能更复杂，例如可能存在T1与多个T2的起点不同步的情况，在此情况下，即使通过采用上述步骤S1-S3使电机同步控制周期T1与驱动周期T2相匹配，匹配后的控制周期T1与驱动周期T2的起点和终点均不能同步，即驱动装置第一次发出驱动信号的时间点与其收到同步信号的时间点不重合(以下简称“起点”未对齐)，和/或驱动装置最后一个驱动周期的终点与同步控制周期的终点不重合(以下简称“终点”未对齐)。对于这种情况，可以采用现有的周期性偏差补偿算法使“起点”对齐。

通过上文描述可知，本方法需要改变驱动装置的驱动周期才可以达到匹配同步控制周期的目的，而对于驱动装置而言，其驱动周期会影响到受控电机的运行情况。如果过度调整某个驱动周期的长度或者被调整的驱动周期较多，将会造成受控电机运行不稳定，进而导致整个控制系统不稳定。因此本实施例提供一种优选的调整操作，如图5所示，上述S3可以包括：

S31，获取T1除以T2的整数部分N和余数△T；图6示出了另一个T1不为T2的整数倍但起点同步的情况，其中T1＝1500μs，T2＝80μs，根据前文可知，N为1500μs/80μs的取整结果，即N＝18(一个同步控制周期内可以运行18个驱动周期a)，△T则为60μs。；

S32，比对△T与T2/2；如果△T≤T2/2则顺序执行S36-S38，如果△T>T2/2则顺序执行S33-S35；在本实施例中T2/2＝40μs，△T为60μs，因此执行S33；

S33，确定在一个控制周期内运行的驱动周期数量为N+1；由于△T>T2/2表示同步控制周期的超出量超过了半个驱动周期，所以可以首先确定在一个同步控制周期内增加一个驱动周期，然后减小若干个驱动周期的长度，由此则使需要减小的驱动周期数量较少；

S34，在N个驱动周期中任选M2个驱动周期，其中M2＝(T2-△T)/t，t为预设调整刻度；t的取值即驱动周期的调整量，取值越大则需要调整的驱动周期数量越少，但调整量较大；取值越小则需要调整的驱动周期数量越多，但调整量较小。具体取值应当根据实际情况而定，另外t的取值应当保证M2为整数，本实施例中t＝10μs，M2＝2；

S35，将所述M2个驱动周期的周期设为T2-t，即将2个驱动周期设为70μs，如图,7所示，调整后的状态是一个同步控制周期内可以运行19个驱动周期，其中有17个未调整的预设驱动周期a(仍为80μs)，还有2个调整后的驱动周期b(周期为70μs)。

S36，确定在一个控制周期内运行的驱动周期数量为N个，由于△T≤T2/2表示同步控制周期的超出量不足半个驱动周期，所以不增加驱动周期的数量，直接增大若干个驱动周期的长度即可；

S37，在N个驱动周期中任选M1个驱动周期，其中M1＝△T/t，t为预设调整刻度；

S38，将所述M1个驱动周期的周期设为T2+t。

上述优选方案可以根据同步控制周期除以驱动周期的余数以及预设调整刻度确定被调整的驱动周期的数量，并且根据预设调整刻度均匀地调整驱动周期的长度，从而可以使受控电机运行保持稳定。

本发明实施例还提供一种用于匹配电机同步控制周期与驱动周期的装置，该装置可以设置在驱动控制器中，如图8所示，该装置包括：

周期获取单元71，用于获取电机同步控制周期T1、预设驱动周期T2，其中在一个控制周期T1内能够运行多次预设驱动周期T2；

判断单元72，用于判断控制周期T1除以预设驱动周期T2的余数是否在预设阈值范围内；

调整单元73，用于当所述余数不在预设阈值范围内时，调整在一个控制周期内运行的至少一个驱动周期，使调整后的驱动周期与其余未调整的预设驱动周期的和等于一个控制周期T1。

根据本发明提供的匹配电机同步控制周期与驱动周期的装置，可以针对控制周期不为预设驱动周期的整数倍的情况下的驱动周期进行调整，使调整后的驱动周期与其余未调整的预设驱动周期的和等于一个控制周期，由此可以使电机同步控制周期与驱动周期相匹配的，降低对硬件性能的依赖性，提高系统设计自由度。

为使整个电极控制系统更加稳定，优选地，调整单元73可以包括：

获取子单元，用于获取T1除以T2的整数部分N和余数△T；

比对子单元，用于比对△T与T2/2；

第一周期计算子单元，用于当△T≤T2/2,确定在一个控制周期内运行的驱动周期数量为N个；

第一周期选取子单元，用于在N个驱动周期中任选M1个驱动周期，其中M1＝△T/t，t为预设调整刻度；

第一设置子单元，用于将所述M1个驱动周期的周期设为T2+t。

第二周期计算子单元，用于当△T>T2/2时，确定在一个控制周期内运行的驱动周期为N+1个；

第二周期选取子单元，用于在N+1个驱动周期中任选M2个驱动周期，其中M2＝(T2-△T)/t；

第二设置子单元，用于将所述M2个驱动周期的周期设为T2-t。

上述优选方案可以根据同步控制周期除以驱动周期的余数以及预设调整刻度确定被调整的驱动周期的数量，并且根据预设调整刻度均匀地调整驱动周期的长度，利用上述优选方案对驱动周期进行调整可以使受控电机运行保持稳定。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种用于匹配电机同步控制周期与驱动周期的方法，其特征在于，包括：

获取电机同步控制周期T1、预设驱动周期T2，其中在一个控制周期T1内能够运行多次预设驱动周期T2；

判断控制周期T1除以预设驱动周期T2的余数是否在预设阈值范围内；

如果所述余数不在预设阈值范围内，则调整在一个控制周期内运行的至少一个驱动周期，使调整后的驱动周期与其余未调整的预设驱动周期的和等于一个控制周期T1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整在一个控制周期内运行的至少一个驱动周期，使调整后的驱动周期与其余未调整的预设驱动周期的和等于一个控制周期T1，包括：

获取T1除以T2的整数部分N和余数△T；

比对△T与T2/2；

如果△T≤T2/2,则确定在一个控制周期内运行的驱动周期数量为N个；

在N个驱动周期中任选M1个驱动周期，其中M1＝△T/t，t为预设调整刻度；

将所述M1个驱动周期的周期设为T2+t。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

如果△T>T2/2，则确定在一个控制周期内运行的驱动周期数量为N+1个；

在N+1个驱动周期中任选M2个驱动周期，其中M2＝(T2-△T)/t，t为预设调整刻度；

将所述M2个驱动周期的周期设为T2-t。

4.一种用于匹配电机同步控制周期与驱动周期的装置，其特征在于，包括：

周期获取单元，用于获取电机同步控制周期T1、预设驱动周期T2，其中在一个控制周期T1内能够运行多次预设驱动周期T2；

判断单元，用于判断控制周期T1除以预设驱动周期T2的余数是否在预设阈值范围内；

调整单元，用于当所述余数不在预设阈值范围内时，调整在一个控制周期内运行的至少一个驱动周期，使调整后的驱动周期与其余未调整的预设驱动周期的和等于一个控制周期T1。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，调整单元包括：

获取子单元，用于获取T1除以T2的整数部分N和余数△T；

比对子单元，用于比对△T与T2/2；

第一周期计算子单元，用于当△T≤T2/2,确定在一个控制周期内运行的驱动周期数量为N个；

第一周期选取子单元，用于在N个驱动周期中任选M1个驱动周期，其中M1＝△T/t，t为预设调整刻度；

第一设置子单元，用于将所述M1个驱动周期的周期设为T2+t。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调整单元还包括：

第二周期计算子单元，用于当△T>T2/2时，确定在一个控制周期内运行的驱动周期数量为N+1个；

第二周期选取子单元，用于在N+1个驱动周期中任选M2个驱动周期，其中M2＝(T2-△T)/t，t为预设调整刻度；

第二设置子单元，用于将所述M2个驱动周期的周期设为T2-t。