CN107800332A - 独立控制多个马达的马达控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开独立控制多个马达的马达控制装置。本发明的马达控制装置包括：多个逆变器，用于分别向上述多个马达供电；以及控制用中央处理器，包括指令生成部、比例积分控制部及向量控制部，上述指令生成部用于生成控制指令，上述比例积分控制部执行利用从反馈信息和上述指令生成部传递的控制指令的比例积分运算来生成扭矩指令和速度指令，上述向量控制部利用上述扭矩指令和上述速度指令来生成脉宽调制控制信号，用于分别向上述多个逆变器供给所生成的脉宽调制信号，上述指令生成部包括用于将以QMCL指令输入的指令转换为上述控制指令的输入翻译部。

Description

独立控制多个马达的马达控制装置
技术领域
本发明涉及马达控制装置，具体地，可同时控制多个马达的马达控制装置。
背景技术
马达作为利用电磁感应定律来产生旋转力的装置，在机器人、电动车、产业用机械、家用电器等大部分的产业领域广泛用为驱动元件。
通常，马达的性能分为转速和扭矩，在装置的运行速度和/或负荷不一定的情况下，为了实时控制转速和/或扭矩而使用马达控制器。
马达控制器的控制方法分为可变电压变频(VVVF，Variable Voltage VariableFrequency)控制、无传感器向量控制、传感器反馈向量控制等，在需要精密控制的机器人、电动汽车、精密机械等中一般适用传感器反馈向量控制。
通常，一个这种马达控制器适用于一台马达，如多轴机床、多轴机器人等，使用多个马达的装置中，每个马达与独立的马达控制器相连接，装置的主控制部向各个马达控制器传递控制指令。
但是，如多轴机床、多轴机器人等，若马达和马达控制器一对一设置，则马达控制器的数量会增加，因此，会导致制造成本的增加，并需要马达控制器的设置空间，因此很难使装置小型化。
由此，最近开发了通过一个马达控制器个别控制多个马达的技术，例如，韩国专利第10-0665059号(专利1)和韩国专利第10-0718232号(专利2)中介绍了使在一个电源中向各个马达供电的多个逆变器(马达驱动器) 分支，一个马达控制器分别控制多个逆变器(马达驱动器)的技术。
但是，如上所述，在通过一个马达控制器控制多个马达的情况下，需要实时准确地控制各个马达的动作。尤其，如独立驱动式电动汽车，在各个驱动车轮单独安装马达的情况下，在发生错误动作的情况下，可发生人身事故，因此，需要高度的控制可靠性。
上述专利1和专利2介绍了防止因逆变器之间的干扰的噪音，由此提高控制可靠性的技术，很难通过这种技术来在运行负荷实时改变的恶劣条件下稳定地体现目标速度并在宽广的速度范围发挥稳定的扭矩。
由此，需要开发在同时驱动多个马达来执行特定动作的独立驱动式电动汽车、多轴精密机械、多轴机器人等领域中，用一个马达控制器控制多个马达并稳定地体现目标速度，在多个速度范围中，可发挥出稳定的扭矩的更加精密的控制工法。
另一方面，电动汽车、多轴机器人、多轴工作机械等的研究人员或开发人员需要在研究开发过程中以多种方式改变马达控制器的控制参数并测试马达的速度和扭矩，大部分研究人员不熟练装载于马达控制器的控制程序，因此，很难改变或追加控制参数。
尤其，装载于马达控制器的控制程序与制造公司的营业秘密相对应，因此，大部分情况下，根据使用人员的请求，制造公司设定控制参数，由此，实际上，使用人员或研究人员很难以多种方式改变控制参数并多方面测试马达的性能。
因此，需要开发马达使用人员或相关研究人员可更加便利地设定或追加控制参数的马达控制器。
发明内容
本发明在这种背景下提出，本发明的目的在于，提供相互独立控制多个马达并可发挥稳定的性能的新的马达控制技术。并且，本发明的目的在于，提供使得马达使用人员或研究人员可更加简单地设定控制参数的使用人员界面。
为了实现上述目的，本发明的一实施方式提供马达控制装置，其特征在于，包括：多个逆变器，用于分别向上述多个马达供电；以及控制用中央处理器，包括指令生成部、比例积分控制部及向量控制部，上述指令生成部用于生成控制指令，上述比例积分控制部执行利用反馈信息和从上述指令生成部传递的控制指令进行比例积分运算来生成扭矩指令和速度指令，上述向量控制部利用上述扭矩指令和上述速度指令来生成脉宽调制控制信号，并分别向上述多个逆变器供给所生成的脉宽调制信号，上述比例积分控制部利用以下的数学式计算对于上述多个马达的各个扭矩校准基准值A，若上述扭矩校准基准值A大于之前的扭矩指令值，则不对上述扭矩指令进行校准，若上述扭矩校准基准值A小于或等于上述之前的扭矩指令值，则对上述扭矩指令进行校准，
其中，Ki：积分增益；Kp：比例增益；C1、C2：常数、e(t)：马达的速度偏差；Σe(t)为马达的累积速度偏差。
此时，上述累积速度偏差利用以下数学式计算，在上述扭矩校准基准值A小于或等于之前的扭矩指令值的情况下，若上述累积速度偏差大于上述之前的扭矩指令值，则不对上述扭矩指令进行校准，若上述累积速度偏差小于或等上述之前的扭矩指令值，则可对上述扭矩指令进行校准。
本发明的再一实施方式提供马达控制装置，其特征在于，包括：多个逆变器，用于分别向上述多个马达供电；以及控制用中央处理器，包括指令生成部、比例积分控制部及向量控制部，上述指令生成部用于生成控制指令，上述比例积分控制部执行利用从反馈信息和从上述指令生成部传递的控制指令的比例积分运算来生成扭矩指令和速度指令，上述向量控制部利用上述扭矩指令和上述速度指令来生成脉宽调制控制信号，并分别向上述多个逆变器供给所生成的脉宽调制信号，在各个马达的反馈频率fF(t)大于马达的额定频率fR的情况下，上述比例积分控制部利用滑差校准值B1来校准上述速度指令，上述滑差校准值B1利用在额定频率fR中，当处于最大负荷时的各个马达的滑差值SmaxL和当反馈频率大于额定频率fR时的各个马达的上升滑差值SHIGH的乘积来计算。在此情况下，上述滑差校准值B1可利用以下的数学式来计算。
(SmaxL：在额定频率fR中处于最大负荷时的马达的滑差值；SHIGH：当马达的反馈频率大于额定频率fR时的上升滑差值；C3：常数。)
本发明的另一实施方式提供马达控制装置，其特征在于，包括：多个逆变器，用于分别向上述多个马达供电；以及控制用中央处理器，包括指令生成部、比例积分控制部及向量控制部，上述指令生成部用于生成控制指令，上述比例积分控制部执行利用从反馈信息和从上述指令生成部传递的控制指令的比例积分运算来生成扭矩指令和速度指令，上述向量控制部利用上述扭矩指令和上述速度指令来生成脉宽调制控制信号，并分别向上述多个逆变器供给所生成的脉宽调制信号，在上述多个马达的反馈频率fF(t)小于或等于马达的额定频率fR的情况下，上述比例积分控制部利用在额定频率fR为最大负荷时的各个马达的滑差值 SmaxL和在供电的状态下处于停止时的各个马达的滑差值So来计算滑差校准值B2，若上述滑差校准值B2小于或等于马达的最大滑差值，则利用上述滑差校准值B2来对上述速度指令进行校准，若上述滑差校准值 B2大于马达的最大滑差值，则利用上述最大滑差值来对上述速度指令进行校准。在此情况下，上述滑差校准值B2利用以下的数学式来计算。
(So：在被供电的状态下停止时的马达的滑差值；C4、C5：常数。)
在本发明的马达控制装置中，上述指令生成部可包括用于将所输入的指令转换为上述控制指令的输入翻译部。并且，在本发明的马达控制装置中，上述反馈信息可包含上述各个逆变器的输出电流信息和在微分控制器中利用安装于上述马达的脉冲发生器中生成的脉冲来计算的速度信息。
根据本发明，利用马达的速度信息来校准之前的扭矩指令值，由此，在各个马达设定的速度中，可发挥出稳定的扭矩，利用马达的滑差值来校准速度指令，由此，在马达高速动作或者需要大的扭矩的情况下，可稳定地控制速度。
并且，使用人员使用友好的QMCL指令来更加便利地设定及改变马达使用人员或研究人员用于控制马达的参数，因此，具有马达相关研究开发变得简单的优点。
附图说明
图1为示出本发明一实施例的马达控制装置的结构的图。
图2为更加详细示出控制用中央处理器的结构的图。
图3为示出本发明实施例的扭矩控制方法的流程图。
图4为示出本发明实施例的速度控制方法的流程图。
图5为安装本发明一实施例的马达控制装置的电动汽车的简要结构图。
图6A、图6B为示出本发明一实施例的马达控制用指令的多种使用例的图。
附图标记的说明
50：电源部52：电源转换部60：整流部
71、72、73、74：脉冲发生器91、92、93、94：电流传感器
100：控制用中央处理器110：指令生成部112：输入翻译部
120：比例积分控制部130：向量控制部132：脉宽调制信号生成部
140：微分控制部151：第一比较器152：第二比较器
160：外部接口170：用户界面
180：存储部200a、200b、200c、200d：第一逆变器、第二逆变器、第三逆变器、第四逆变器
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明本发明的优选实施例。
作为参考，在说明书中，在一个结构要素(element)与其他结构要素连接、结合或电连接的情况下，不仅包括与其他结构要素直接连接、结合或电连接的情况，而且还包括在中间隔着其他结构要素，间接连接、结合或电连接的情况。
并且，在一个结构要素与其他结构要素直接连接或直接结合的情况下，中间不会介入其他要素。并且，只要没有特殊相反的记载，一个部分包括或具有其他要素意味着还包括或具有其他结构要素，而非除去其他结构要素。
如图1所示，本发明一实施例的马达控制装置包括电源部50、整流部 60、向第一马达M1、第二马达M2、第三马达M3及第四马达M4分别供给驱动电力的第一逆变器200a、第二逆变器200b、第三逆变器200c、第四逆变器200d、为了检测转速而安装于各个马达M1、M2、M3、M4的第一脉冲发生器71(P/G)、第二脉冲发生器72(P/G)、第三脉冲发生器73(P/G) 及第四脉冲发生器74(P/G)、检测各个逆变器200a、200b、200c、200d的输出电流的第一电流传感器91、第二电流传感器92、第三电流传感器93 及第四电流传感器94、控制用中央处理器100等。
电源部50一般为电池、太阳能电池等，但是可以为交流电源。在电源部50为直流电源的情况下，整流部60使直流输出稳定化和/或平滑化，在电源部50为交流电源的情况下，变化为直流电源。
图中示出控制4个马达M1、M2、M3、M4，本发明涉及个别控制2 个以上的马达的马达控制装置，因此，马达的数量并不局限于此。
第一逆变器200a、第二逆变器200b、第三逆变器200c、第四逆变器200d 利用多个开关元件(FET、IGBT等)来将在整流部60输出的直流改变为马达驱动用交流。电源部50的电流通过电源转换部52也向控制用中央处理器100供给。
向构成各个逆变器200a、200b、200c、200d的多个开关元件的门极端子或基极端子输入从控制用中央处理器100生成的脉宽调制信号。
控制用中央处理器100利用传感器反馈向量控制(sensor feed-back vectorcontrol)程序来独立控制各个马达M1、M2、M3、M4。
控制用中央处理器100利用设定或输入的参数、第一脉冲发生器71、第二脉冲发生器72、第三脉冲发生器73及第四脉冲发生器74的检测值、第一电流传感器91、第二电流传感器92、第三电流传感器93及第四电流传感器94的检测值等来控制各个逆变器200a、200b、200c、200d的输出，由此，控制各个马达M1、M2、M3、M4的速度和扭矩。具体地，控制用中央处理器100调节输出的脉宽调制信号的频率、占空比等来控制各个逆变器200a、200b、200c、200d的输出，由此控制各个马达M1、M2、M3、 M4的速度和扭矩。
脉冲发生器71、72、73、74用于检测各个马达M1、M2、M3、M4的转速、旋转角度等，例如，可以为编码器。
以下，参照图2，详细说明控制用中央处理器100的结构。
控制用中央处理器100包括指令生成部110、比例积分控制部120、向量控制部130、微分控制部140、外部接口160、用户界面170及存储部180 等。
控制用中央处理器100可由一个半导体芯片构成，指令生成部110、比例积分控制部120、向量控制部130、微分控制部140、后述的第一比较器 151及第二比较器152等的功能通过控制用中央处理器100执行的控制程序来体现为软件。
指令生成部110向比例积分控制部120、向量控制部130、微分控制部 140等传递通过外部接口160或用户界面170输入的指令。
具体地，指令生成部110向向量控制部130传递励磁电流指令，向第一比较器151传递扭矩常数，向第二比较器152传递滑差常数。
第一比较器151比较运算从指令生成部110传递的扭矩常数和从比例积分控制部120输出的扭矩指令来向向量控制部130传递结果值，第二比较器152比较运算从指令生成部110传递的滑差常数和从比例积分控制部 120输出的速度指令来向向量控制部130传递结果值。
并且，指令生成部110向比例积分控制部120传递滑差允许值、初期扭矩指令、积分限量(limit)、积分时间常数、积分增益、比例增益、速度指令等的控制参数。并且，指令生成部110向微分控制部140传递过滤常数。
当初期调节马达控制装置时，从指令生成部110传递的这些参数考虑各个马达M1、M2、M3、M4的容量、负荷、扭矩范围等来确定，并通过用户界面170输入，从而存储于存储部180。
具体说明从指令生成部110传递的参数如下。励磁电流指令表示为了在各个马达M1、M2、M3、M4内发生磁场而供给的电流值的常数，扭矩常数为向各个马达M1、M2、M3、M4供给的最大电流值的常数，滑差常数为各个马达M1、M2、M3、M4的滑差量的常数。
滑差允许值根据外部负荷来允许马达的滑差的范围，若上述值大，则可以顺畅地进行工作，但是响应特性缓慢，若上述值小，则响应特性迅速，但是很难顺畅地进行工作，因此，之前需要考虑马达的特性及用途来设定适当值。
初期扭矩指令为在运行初期指定各个马达M1、M2、M3、M4发挥的扭矩的值，例如，可设定为对于最大扭矩的比例。
如上所述，比例积分控制部120在运行初期将从指令生成部110传递的初期扭矩指令设定为目标扭矩值来控制各个马达M1、M2、M3、M4的扭矩，在经过设定时间或者设定的条件充足的情况下，如下所述，向向量控制部130传递通过执行扭矩校准来以能够发挥相对于负荷的最优的扭矩的方式校准的扭矩指令。
积分限量为用于防止当控制扭矩时所生成的过度数据的上限值，积分时间常数为当控制扭矩时防止发生急剧变化的过滤值。
积分增益为在对从各个脉冲发生器71、72、73、74输出的反馈信号的频率(速度)偏差进行积分时所赋予的校准量的值，比例增益为与从各个脉冲发生器71、72、73、74输出的反馈信号的频率(速度)偏差成比例来防止马达的震荡而赋予的值。
速度指令为指定各个马达M1、M2、M3、M4实际发挥的速度的目标速度值，可根据通过用户界面170输入的指令生成，也可通过外部接口160 输入的指令生成。
过滤常数为微分控制部140利用在各个脉冲发生器71、72、73、74输出的反馈频率信号来计算速度时所使用的时间常数，各个马达根据容量和个别特性适当地设置。
另一方面，在本发明的实施例中，指令生成部110包括输入翻译部112，输入翻译部112将通过外部接口160或用户界面170输入的指令变为用于在比例积分控制部120、向量控制部130、微分控制部140等中执行的控制运算的控制指令或控制参数。
在比例积分控制部120、向量控制部130、微分控制部140等中，通过中央处理器制造公司的固有程序执行控制运算，因此，使用人员很难直接输入或设定参数，且不会与外部装置的控制程序互换。
输入翻译部112用于解决这种问题，输入翻译部112提供使用人员友好的指令体系(以下，称之为“QMCL：Quick Motion Control language”)，若使用人员通过用户界面160直接输入QMCL指令，则将其翻译成中央处理器制造公司的固有程序语音来向比例积分控制部120、向量控制部130、微分控制部140等传递。
因此，在使用人员或研究人员的立场上，控制参数的设定或改变变得简单，因此，可通过多种方式简单测试各个马达M1、M2、M3、M4的性能。
并且，例如，在电动汽车、多轴机器人、多轴工厂机械等的领域中，当设计装置的主控制部的控制程序时也可以使用QMCL，因此，即使各个装置的研究开发人员没有对于所有控制程序的专业知识，也简单使装置的主控制部和控制用中央处理器100联动。对于在输入翻译部112供给的 QMCL指令体系及使用，将进行后述。
比例积分控制部120执行比例分析控制运算来生成用于控制各个马达 M1、M2、M3、M4的速度和扭矩的速度指令和扭矩指令来向向量控制部 130传递。
在本发明的实施例中，为了更加准确地控制扭矩和速度而在比例积分控制部120适用新的控制方法来周期性校准扭矩指令和速度指令，由此，各个马达M1、M2、M3、M4与负荷变动相对应地发挥出最优的扭矩，由此，可获得安全性提高、电力消耗节减、过热防止等的效果，而且可进行精密地速度控制。
首先，参照图3的流程图，说明在比例积分控制部120执行的扭矩控制方法。
首先，比例积分控制部120在运行初期将从指令生成部110传递的初期扭矩指令作为目标扭矩值，生成与此对应的扭矩指令来向向量控制部130 传递(ST11)。
如上所述，在向向量控制部130传递初期扭矩指令之后，在经过设定的时间或者设定的条件充足的情况下，比例积分控制部120利用从脉冲发生器71、72、73、74和电流传感器91、92、93、94反馈的速度信息和/或电流信息来校准之前的扭矩指令值，输出校准的扭矩指令来向向量控制部 130传递。
尤其，在本发明的一实施例中，比例积分控制部120周期性计算利用各个马达M1、M2、M3、M4的速度偏差的扭矩校准基准值A，并利用其来判断之前的扭矩指令值的校准与否。
具体地，比例积分控制部120利用以下的数学式1来周期性计算各个马达M1、M2、M3、M4的扭矩校准基准值A。
数学式1
其中，Ki和Kp分别为积分增益和比例增益，C1和C2分别为根据马达的特性实验性确定的常数。并且，e(t)为马达的速度偏差，意味着在速度指令值中，除通过脉冲发生器71、72、73、74反馈的速度值的值。
通过脉冲发生器71、72、73、74反馈的速度值在微分控制器140中计算并向比例积分控制部120传递。
Σe(t)为马达的累积速度偏差，在本发明的实施例中，利用以下的数学式2来计算(ST12)。
数学式2
接着，比例积分控制部120对比计算的扭矩校准基准值A和之前的扭矩指令值。
其中，之前的扭矩指令值由比例积分控制部120在之前的周期利用励磁电流指令值、扭矩常数、初期扭矩指令值等来计算并向向量控制部130 传递指令值(ST13)。
在步骤ST13中，若扭矩校准基准值A小于或等于之前的扭矩指令值，则再次对比马达的累积速度偏差Σe(t)和之前的扭矩指令值(ST14)。
在步骤ST14中，若Σe(t)小于或等于之前的扭矩指令值，则在设定的范围内增加或减少之前的扭矩指令值来执行校准，向向量控制部130传递校准的新的扭矩指令。其中，扭矩指令值的增加或减少与否利用对于速度和/或负荷的信息来确定。
如上所述，若向向量控制部130传递校准的新的扭矩指令，则向马达 M1、M2、M3、M4施加的脉宽调制信号的占空比会发生改变，由此，马达的扭矩发生变化(ST15)。
另一方面，在步骤ST13中，若扭矩校准基准值A大于之前的扭矩指令值，则不对之前的扭矩指令值进行校准，而是直接向向量控制部130传递，从而可维持当前的扭矩。
并且，在步骤ST14中，若Σe(t)大于之前的扭矩指令值，则不对之前的扭矩指令值进行校准，而是直接向向量控制部130传递，从而可维持当前的扭矩(ST16)。
另一方面，通常，马达的扭矩与所施加的电流的强度成比例，比例积分控制部120基本反馈各个电流传感器91、92、93、94的检测值来执行比例积分控制运算。
根据本发明实施例的扭矩控制方法，利用通过脉冲发生器71、72、73、 74反馈的速度和速度指令值的偏差来调节扭矩控制参数，由此，联系扭矩和速度来实时进行控制，由此，各个马达M1、M2、M3、M4在设定的速度发挥出稳定的扭矩。
接着，参照图4的流程图，说明在比例积分控制部120执行的速度控制方法。
首先，比例积分控制部120在启动初期直接向向量控制部130传递从指令生成部110传递的速度指令，在输入反馈信息之后，通过比例积分运算周期性校准速度指令来向向量控制部130传递。
以下的数学式3为比例积分控制部120根据本发明的实施例计算速度指令的方法，第一项和第二项为通常使用的比例项和积分项，第三项为滑差校准值B。
数学式3
滑差校准值B是为了考虑马达的滑差来校准速度指令而追加的。e(t) 为马达的速度偏差，在速度指令值中，除通过脉冲发生器71、72、73、74 反馈的速度值之外的值(ST21)。
为了追加计算这种速度指令V(t)，首先，比例积分控制部120通过脉冲发生器71、72、73、74追加性检测各个马达M1、M2、M3、M4的反馈频率fF(t)(ST22)。
而且，对比反馈频率fF(t)和各个马达M1、M2、M3、M4的额定频率fR(ST23)。
在步骤ST23中，若反馈频率fF(t)大于额定频率fR，则通过以下的数学式4计算滑差校准值B1，将B1代入上述数学式3的B来控制速度。
数学式4
其中，SmaxL为马达在额定频率fR中处于最大负荷时的滑差值，SHIGH为马达的反馈频率大于额定频率fR时的上升滑差值，C3为根据马达的特性实验性确定的常数(ST24、ST25)。
另一方面，在步骤ST23中，若反馈频率fF(t)小于或等于额定频率 fR，则通过以下的数学式5来计算滑差校准值B2。
数学式5
其中，So为在马达供电的状态下处于停止时的滑差值，C4和C5为根据马达的特性实验性确定的常数。(ST26)
如上所述，在计算滑差校准值B2之后，对比滑差校准值B2和马达的最大滑差值(ST27)。
在步骤ST27中，若滑差校准值B2大于马达的最大滑差值，则将最大滑差值代入数学式3的滑差校准值B来执行速度控制(ST28)。
在步骤ST27中，若滑差校准值B2小于或等于马达的最大滑差值，则将计算的滑差校准值B2代入到数学式3的B来执行速度控制(ST29)。
在本发明的实施例中，如上所述，考虑到马达的多种滑差值来控制速度，由此，尤其马达高速动作或则需要大的扭矩的情况下，具有可稳定地控制速度的优点。
经过上述说明的过程，在比例积分控制部120计算的扭矩指令和速度指令分别通过第一比较器151和第二比较器152来向向量控制部130传递。
第一比较器151对比运算的扭矩指令和扭矩常数来向向量控制部130 传递扭矩常数以内的值，由此，向各个马达M1、M2、M3、M4供给的电流不会超出最大电流。
第二比较器152比较运算速度指令和滑差常数来向向量控制部130传递校准的速度指令。
向量控制部130包括脉宽调制发生部132，利用在比例积分控制部120 计算并通过第一比较器151和第二比较器152分别输入的扭矩指令和速度指令来执行向量控制运算，通过脉宽调制发生部132输出脉宽调制信号。输入的脉宽调制信号向逆变器200a、200b、200c、200d的各个开关元件供给。
脉宽调制发生部132利用向量控制运算的结果值和从各个电流传感器 91、92、93、94反馈的电流值来生成脉宽调制信号。
微分控制部140利用通过脉冲发生器71、72、73、74反馈的脉冲来计算马达M1、M2、M3、M4的速度，在计算过程中，利用在指令生成部110 传递的过滤常数。
例如，外部接口160与工作机床、多轴机器人、电动汽车等的主控制部进行通信，用户界面170通过输入单元(键盘、按钮、触摸屏等)、显示器、扬声器等来进行输出输入。
存储部180存储执行本发明实施例的控制的控制程序、通过用户界面 170或外部接口160输入的控制参数等的信息。图中示出存储部180形成于控制用中央处理器100的内部，但并不局限于此，存储部180可单独设置于控制用中央处理器100的外部。
以下，简单说明在输入翻译部112提供的QMCL指令及使用。
表1
指令说明 马达M1 马达M2 马达M3 马达M4
指令频率 HZP1 HZP2 HZP3 HZP4
当前频率 HZS1 HZS2 HZS3 HZS4
低速扭矩 VFB1 VFB2 VFB3 VFB4
高速扭矩 VFA1 VFA2 VFA3 VFA4
目标脉冲 POS1 POS2 POS3 POS4
当前脉冲 PLS1 PLS2 PLS3 PLS4
最大速度 MAXHz1 MAXHz2 MAXHz3 MAXHz4
最低速度 MINHz1 MINHz2 MINHz3 MINHz4
减速倾斜度 PSG1 PSG2 PSG3 PSG4
加速倾斜度 SFT1 SFT2 SFT3 SFT4
上述表1例示在输入翻译部112提供的QMCL指令，若使用这种指令，则多个马达M1、M2、M3、M4可简单地赋予不同的指令，因此，具有使用人员或研究人员可简单设定或输入需要的控制指令的优点。
另一方面，指令的种类并不局限于此，例如，可包含寄存器、I/O指令、通讯指令、7段等的显示指令，十六进制/十进制指定指令、操作指令、逻辑指令、存储器访问指令、定时器指令、条件设置指令等多种指令。
另一方面，图5示出本发明一实施例的马达控制装置的使用例，图5 示出独立驱动式电动汽车的控制系统。
如图所示，独立驱动式电动汽车包括：多个马达M，在各车轮18安装一个；控制用中央处理器100，用于独立控制多个马达M；车辆主控制部 11，用于向控制用中央处理器100提供控制指令；多个逆变器200a、200b、200c、200d，根据控制用中央处理器100的控制，用于向各个马达M供电。
若驾驶人员操作加速器、制动器、齿轮等，则车辆主控制部11生成与此对应的控制信号来向控制用中央处理器100传送。并且，车辆主控制部 11包括如防抱死制动系统(Anti-lock Brake System，ABS)、牵引力控制系统(Traction Control System，TCS)、电子稳定程序(Electronic Stability Program，ESP)等的车辆安全用自动控制系统，或者在与其联动的情况下，向控制用中央处理器100传送在这些系统中生成的控制信号。
这种独立驱动式电动汽车无需使用差动齿轮、传动箱、动力传动轴等的部件，因此可减少动力损失比例，维护简单，且通过空间的确保来提高汽车的设计自由度。
图中，示出在4个车轮18中的每个车轮均安装马达M，电动驱动式或后轮驱动式电动汽车的情况下，仅在2个车轮18安装马达M。
下一个实施例为了安装2个马达的电动汽车的控制而利用上述QMCL 指令来制订控制算法，即使不知道用于控制马达的专业程序语言，也可极为简单地制订控制算法。
实施例1
由上述5个代码形成的控制算法为，例如，马达1在100rpm中以最大扭矩的50％动作，马达2在150rpm中以最大扭矩的80％动作的动作指令。根据这种动作指令，若各个马达进行动作，则如图6A所示，车辆会进行旋回运动，即使没有差动齿轮，也会稳定地进行旋回运动。
实施例2
由上述7个代码形成的控制算法为，假定当脉冲发生器每次旋转的脉冲数为10000时，马达1以减速倾斜度20进行1次旋转，马达2以减速倾斜度100进行2次旋转的动作指令。根据这种动作，若各个马达进行工作，则如图6B所示，车辆会进行90度旋回运动，这种功能当车辆处于直角停车时有效地适用。
以上，说明了本发明的优选实施例，本发明的范围并不局限于此，在具体适用过程中，可按多种方式变形或修订来进行实施。
作为一例，以上，中央处理器100接收在4个马达M1、M2、M3、M4 安装的脉冲发生器71、72、73、74的检测值的反馈来执行传感器反馈向量控制，不使用脉冲发生器71、72、73、74，执行无传感器向量控制的情况下也可适用本发明。
作为另一例，在本说明书中，以控制用中央处理器100控制4个马达 M1、M2、M3、M4作为前提进行了说明，但是，一个控制用中央处理器 100可控制的马达数量并不局限于此。
作为另一例，在本说明书中，在控制用中央处理器100用于独立驱动式汽车的情况下，例示了控制安装于车轮的马达的情况，但是，控制用中央处理器100除车轮用马达之外，可一并控制如动力转向马达等，安装于车辆的其他用途的马达。
如上所述，本发明可在具体的适用过程中以多种方式变形或修订来实施，变形或修订的实施例只要包括在本发明的专利权利要求书中公开的本发明的技术思想，则属于本发明的权利范围。

Claims (8)

1.一种马达控制装置，用于独立控制多个马达，其中，
包括：
多个逆变器，用于分别向上述多个马达供电；以及
控制用中央处理器，包括指令生成部、比例积分控制部及向量控制部，上述指令生成部用于生成控制指令，上述比例积分控制部利用反馈信息和从上述指令生成部传递的控制指令进行比例积分运算来生成扭矩指令和速度指令，上述向量控制部利用上述扭矩指令和上述速度指令来生成脉宽调制控制信号，并分别向上述多个逆变器供给所生成的脉宽调制信号，
上述比例积分控制部利用以下数学式计算对于上述多个马达的各个扭矩校准基准值A，若上述扭矩校准基准值A大于之前的扭矩指令值，则不对上述扭矩指令进行校准，若上述扭矩校准基准值A小于或等于上述之前的扭矩指令值，则对上述扭矩指令进行校准，
<mrow> <mi>A</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>K</mi> <mi>i</mi> </msub> <msub> <mi>C</mi> <mn>1</mn> </msub> </mfrac> <mi>e</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <msub> <mi>K</mi> <mi>p</mi> </msub> <msub> <mi>C</mi> <mn>2</mn> </msub> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mn>0</mn> <mi>t</mi> </munderover> <mi>e</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
其中，Ki：积分增益；Kp：比例增益；C1、C2：常数；e(t)：马达的速度偏差；Σe(t)为马达的累积速度偏差。
2.根据权利要求1所述的马达控制装置，其中，上述累积速度偏差利用以下数学式计算，在上述扭矩校准基准值A小于或等于之前的扭矩指令值的情况下，若上述累积速度偏差大于上述之前的扭矩指令值，则不对上述扭矩指令进行校准，若上述累积速度偏差小于或等上述之前的扭矩指令值，则对上述扭矩指令进行校准，
3.一种马达控制装置，用于独立控制多个马达，其中，
包括：
多个逆变器，用于分别向上述多个马达供电；以及
控制用中央处理器，包括指令生成部、比例积分控制部及向量控制部，上述指令生成部用于生成控制指令，上述比例积分控制部利用反馈信息和从上述指令生成部传递的控制指令进行比例积分运算来生成扭矩指令和速度指令，上述向量控制部利用上述扭矩指令和上述速度指令来生成脉宽调制控制信号，并分别向上述多个逆变器供给所生成的脉宽调制信号，
在各个马达的反馈频率fF(t)大于马达的额定频率fR的情况下，上述比例积分控制部利用滑差校准值B1来校准上述速度指令，上述滑差校准值B1利用在额定频率fR中处于最大负荷时的各个马达的滑差值SmaxL和反馈频率大于额定频率fR时的各个马达的上升滑差值SHIGH的乘积来计算。
4.根据权利要求3所述的马达控制装置，其中，上述滑差校准值B1利用以下数学式来计算，
<mrow> <msub> <mi>B</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <msub> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </msub> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <mi>max</mi> <mi>L</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <mi>H</mi> <mi>I</mi> <mi>G</mi> <mi>H</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>f</mi> <mi>F</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>f</mi> <mi>R</mi> </msub> </mrow> <mrow> <msub> <mi>f</mi> <mi>F</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <mi>max</mi> <mi>L</mi> </mrow> </msub> </mrow>
SmaxL：当马达在额定频率fR中处于最大负荷时的滑差值；
SHIGH：当马达的反馈频率大于额定频率fR时的上升滑差值；
C3：常数。
5.一种马达控制装置，用于独立控制多个马达，其中，
包括：
多个逆变器，用于分别向上述多个马达供电；以及
控制用中央处理器，包括指令生成部、比例积分控制部及向量控制部，上述指令生成部用于生成控制指令，上述比例积分控制部利用反馈信息和从上述指令生成部传递的控制指令进行比例积分运算来生成扭矩指令和速度指令，上述向量控制部利用上述扭矩指令和上述速度指令来生成脉宽调制控制信号，并分别向上述多个逆变器供给所生成的脉宽调制信号，
在上述多个马达的反馈频率fF(t)小于或等于马达的额定频率fR的情况下，上述比例积分控制部利用在额定频率fR中处于最大负荷时的各个马达的滑差值SmaxL和在供电的状态下停止时的各个马达的滑差值So来计算滑差校准值B2，
若上述滑差校准值B2小于或等于马达的最大滑差值，则利用上述滑差校准值B2来对上述速度指令进行校准，若上述滑差校准值B2大于马达的最大滑差值，则利用上述最大滑差值来对上述速度指令进行校准。
6.根据权利要求5所述的马达控制装置，其中，上述滑差校准值B2利用以下的数学式来计算，
<mrow> <msub> <mi>B</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <mi>max</mi> <mi>L</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>C</mi> <mn>4</mn> </msub> </mfrac> <mo>&amp;times;</mo> <mo>{</mo> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>C</mi> <mn>5</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>S</mi> <mi>O</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;times;</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>f</mi> <mi>F</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <msub> <mi>f</mi> <mi>R</mi> </msub> </mfrac> <mo>+</mo> <msub> <mi>S</mi> <mi>O</mi> </msub> <mo>}</mo> </mrow>
SmaxL：在额定频率fR中处于最大负荷时的马达的滑差值；
So：在被供电的状态下停止时的马达的滑差值；
C4、C5：常数。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的马达控制装置，其中，上述指令生成部包括用于将被输入的指令转换为上述控制指令的输入翻译部。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的马达控制装置，其中，上述反馈信息包含上述各个逆变器的输出电流信息和在微分控制器中利用安装于上述马达的脉冲发生器中生成的脉冲来计算的速度信息。
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