CN107769658A - 一种对电机快速变速时的节能控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对电机快速变速时的节能控制方法及系统，该方法通过利用电机在上一个周期t时刻的控制电流iq(t)的跟随误差e(t)作为当前周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)的学习更新律，然后与上一个周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk(t)叠加，作为当前周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)，再进一步用当前周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)来修正控制电流iq(t)的实际输出值，可以在有限个学习周期内使得电机的控制电流iq保持恒定，有效抑制电流尖峰，减少电机的能耗。
Description
技术领域
本发明涉及电机节能控制技术领域，尤其涉及一种对电机快速变速时的节能控制方法及系统。
背景技术
伺服电机由于具有控制精度高、快速响应等特性，在工业上得到广泛的应用。而矢量控制技术是伺服电机稳定运行的核心技术，其主要思想是把三相交流电转换成两相交流电，并且令两相电流中的一相电流始终为零，而令两相电流中的另一相电流随负载波动，如图1所示，曲线a代表两相电流中的一相电流，曲线b代表两相电流中的另一相电流，曲线c代表伺服电机的转速。但是在伺服电机突然加速时，如图1所示曲线c的斜坡，会造成要求一直为零的该一相电流出现突变，如图1中箭头所示曲线a的电流尖峰。这个尖峰的出现不仅影响电机的控制性能，而且增加电机的能耗，浪费电能。
发明内容
本发明的主要目的在于解决伺服电机在快速变速时因出现电流尖峰而导致电机能耗增加的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种对电机快速变速时的节能控制方法，包括：
获取电机在第K周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk(t)；
将电机在第K周期t时刻的控制电流iq(t)的跟随误差e(t)设置为电机在第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)的学习更新律；
根据学习输出uk(t)与学习输出uk+1(t)的学习更新律，经由第一关系式获取电机在第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)；
根据电机在第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)来修正控制电流iq(t)的实际输出值；
其中，K为学习次数，t为电机快速变速的时刻。
另外，本发明还提供一种对电机快速变速时的节能控制系统，包括：
第一获取模块，用于获取电机在第K周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk(t)；
设置模块，用于将电机在第K周期t时刻的控制电流iq(t)的跟随误差e(t)设置为电机在第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)的学习更新律；
第二获取模块，用于根据学习输出uk(t)与学习输出uk+1(t)的学习更新律，经由第一关系式获取电机在第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)；
修正模块，用于根据电机在第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)来修正控制电流iq(t)的实际输出值；
其中，K为学习次数，t为电机快速变速的时刻。
本发明对电机快速变速时的节能控制方法，通过利用电机在上一个周期t时刻的控制电流iq(t)的跟随误差e(t)作为当前周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)的学习更新律，然后与上一个周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk(t)叠加，作为当前周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)，再进一步用当前周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)来修正控制电流iq(t)的实际输出值，可以在有限个学习周期内使得电机的控制电流iq保持恒定，有效抑制电流尖峰，减少电机的能耗。
附图说明
图1为现有技术中电机快速变速时引起的电流波动的效果示意图；
图2为本发明对电机快速变速时的节能控制方法的较佳实施例的流程示意图；
图3为本发明对电机快速变速时的控制系统的较佳实施例的功能模块示意图；
图4为采用本发明对电机快速变速时的节能控制方法之后电机快速变速时对应的电流波动的效果示意图；
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了解决本发明所要解决的上述技术问题，在一个较佳的实施例中，本发明提供一种对电机快速变速时的节能控制方法。如图1所示，该对电机快速变速时的节能控制方法可以包括如下步骤：
步骤S1，获取电机在第K周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk(t)。
具体地，该电机可以是永磁同步电机。由于电机在快速变速的时刻t，电机的控制电流iq(t)在该时刻会产生一个电流尖峰，那么为了修正该时刻产生的电流尖峰，使电机的控制电流在任何时刻都能保持恒定。本发明对电机的控制电流iq(t)进行若干个周期(或者若干次数)的学习，以不断修正控制电流iq(t)的实际输出值与目标恒定值的偏差。初始时，电机在第K周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出为uk(t)，其中，K为学习次数，t为电机快速变速的时刻。
步骤S2，将电机在第K周期t时刻的控制电流iq(t)的跟随误差e(t)设置为电机在第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)的学习更新律。
具体地，电机在第K周期t时刻的控制电流iq(t)的跟随误差e(t)可以根据电机在第K周期t时刻的控制电流iq(t)的实际输出值与目标值的偏差来获取。那么，在获取了电机在第K周期t时刻的控制电流iq(t)的跟随误差e(t)之后，本发明将电机在第K周期t时刻的控制电流iq(t)的跟随误差e(t)设置为电机在第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)的学习更新律，以迭代更新第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)。
步骤S3，根据学习输出uk(t)与学习输出uk+1(t)的学习更新律，经由第一关系式获取电机在第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)。
具体地，在获得了电机在第K周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk(t)，以及在设置了电机在第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)的学习更新律之后，可以通过第一关系式uk+1(t)＝uk(t)+ke(t)来获取电机在第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)。也就是说，本发明利用电机在上一个周期(第K周期)t时刻的控制电流iq(t)的跟随误差e(t)作为当前周期(第K+1周期)t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)的学习更新律，然后与上一个周期(第K周期)t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk(t)叠加，作为当前周期(第K+1周期)t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)。
步骤S4，根据电机在第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)来修正控制电流iq(t)的实际输出值。
具体地，在获取电机在第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)之后，本发明将电机在第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的实际输出值叠加上学习输出uk+1(t)来修正其实际输出值。因此，随着重复学习次数的增多，则能保证，在有限的时间里或者有限个学习周期，控制电流iq(t)的跟随误差e(t)＝0，即电机的控制电流iq(t)的实际输出值与目标值的偏差为零，则电机的控制电流iq保持恒定，如图4所示，能有效消减电机因快速变速而引起的电流尖峰，减少电机的能耗。
最后，由上述各步骤可见，本发明对电机快速变速时的节能控制方法，通过利用电机在上一个周期t时刻的控制电流iq(t)的跟随误差e(t)作为当前周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)的学习更新律，然后与上一个周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk(t)叠加，作为当前周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)，再进一步用当前周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)来修正控制电流iq(t)的实际输出值，可以在有限个学习周期内使得电机的控制电流iq保持恒定，有效抑制电流尖峰，减少电机的能耗。
同时，在另一个较佳的实施例中，本发明还提供一种对电机快速变速时的节能控制系统。该节能控制系的各功能模块分别与上述对电机快速变速时的节能控制方法的各步骤一一对应。如图3所示，本发明对电机快速变速时的节能控制系统包括依序通信连接的第一获取模块10、设置模块12、第二获取模块14、修正模块16。具体地：
第一获取模块10，用于获取电机在第K周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk(t)。其中，K为学习次数，t为电机快速变速的时刻，该电机可以是永磁同步电机。
设置模块12，用于将电机在第K周期t时刻的控制电流iq(t)的跟随误差e(t)设置为电机在第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)的学习更新律。
第二获取模块14，用于根据学习输出uk(t)与学习输出uk+1(t)的学习更新律，经由第一关系式获取电机在第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)。其中，第一关系式可以是uk+1(t)＝uk(t)+ke(t)。
修正模块16，用于根据电机在第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)来修正控制电流iq(t)的实际输出值。
进一步，在上述较佳实施例的变更实施例中，本发明上述对电机快速变速时的节能控制系统还可以进一步包括第三获取模块，该第三获取模块用于根据电机在第K周期t时刻的控制电流iq(t)的实际输出值与目标值的偏差，获取控制电流iq(t)的跟随误差e(t)。
综上所述，本发明对电机快速变速时的节能控制系统，通过第一获取模块10、设置模块12、第二获取模块14、修正模块16以及第三获取模块的设置，可以在有限个学习周期内使得电机的控制电流iq保持恒定，有效抑制电流尖峰，减少电机的能耗。
以上仅为发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种对电机快速变速时的节能控制方法，包括：
获取电机在第K周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk(t)；
将电机在第K周期t时刻的控制电流iq(t)的跟随误差e(t)设置为电机在第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)的学习更新律；
根据学习输出uk(t)与学习输出uk+1(t)的学习更新律，经由第一关系式获取电机在第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)；
根据电机在第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)来修正控制电流iq(t)的实际输出值；
其中，K为学习次数，t为电机快速变速的时刻。
2.如权利要求1所述的对电机快速变速时的节能控制方法，其特征在于，在将电机在第K周期t时刻的控制电流iq(t)的跟随误差e(t)设置为电机在第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)的学习更新律的步骤之前，还包括步骤：
根据电机在第K周期t时刻的控制电流iq(t)的实际输出值与目标值的偏差，获取控制电流iq(t)的跟随误差e(t)。
3.如权利要求1或2所述的对电机快速变速时的节能控制方法，其特征在于，在根据学习输出uk(t)与学习输出uk+1(t)的学习更新律，经由第一关系式获取电机在第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)的步骤中，第一关系式是uk+1(t)＝uk(t)+ke(t)。
4.如权利要求1所述的对电机快速变速时的节能控制方法，其特征在于，该电机为永磁同步电机。
5.一种对电机快速变速时的节能控制系统，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取电机在第K周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk(t)；
设置模块，用于将电机在第K周期t时刻的控制电流iq(t)的跟随误差e(t)设置为电机在第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)的学习更新律；
第二获取模块，用于根据学习输出uk(t)与学习输出uk+1(t)的学习更新律，经由第一关系式获取电机在第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)；
修正模块，用于根据电机在第K+1周期t时刻的控制电流iq(t)的学习输出uk+1(t)来修正控制电流iq(t)的实际输出值；
其中，K为学习次数，t为电机快速变速的时刻。
6.如权利要求5所述的对电机快速变速时的节能控制系统，其特征在于，还进一步包括第三获取模块，用于根据电机在第K周期t时刻的控制电流iq(t)的实际输出值与目标值的偏差，获取控制电流iq(t)的跟随误差e(t)。
7.如权利要求5或6所述的对电机快速变速时的节能控制系统，其特征在于，第二获取模块中的第一关系式是uk+1(t)＝uk(t)+ke(t)。
8.如权利要求5所述的对电机快速变速时的节能控制系统，其特征在于，该电机为永磁同步电机。
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