CN108648502A - 基于停车杆运动曲线的电机控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于停车杆运动曲线的电机控制方法，控制停车杆直流伺服电机电机和停车牌直流伺服电机电机按y=a*b^t+c*arctan(d*t)的运动方程进行转动，防止电机急停急启对于电机和机械装置的冲击，提高使用寿命。同时，在空闲时进行电机转动进行校准，控制更加精确安全。

Description

基于停车杆运动曲线的电机控制方法

技术领域

本发明属于自动控制领域，特别是电机控制领域。

背景技术

目前在小区或公共的停车场管理中，通常是在停车场出入口处设置停车牌杆，并配置停车管理亭并辅以管理员，用于停车场车辆出入管理与收费等。其中部分的停车场，可以通过车辆识别装置，比如通过摄像头识别出入停车场的车辆的车牌信息，进而将相关车辆进出的信息，包含车牌，入场时间等同步到停车管理系统中。传统的停车管理系统，通过停车场车位的总数T1，已入场车辆数T2，已出场的车辆总数T3，计算出停车场空闲的车位个数计算公式如下：T4=T1-T2-T3，并在停车场入口数展示。当停车场的空闲车位大于0时，入口等待的车辆则可以入场，停车场入口处的停车牌杆抬起，以放行相关等待的车辆。而当停车场空闲车位数量等于0时，表示停车场的车位不足，则停车管理员可以禁止车辆入场。当车辆驶出停车场时，停车场出口处的车辆识别装置，识别出该车辆，包含车牌，出场时间等信息同步到停车管理系统中。停车管理系统通过该车辆的入场时间、出场时间，计算出该车辆的停车时间和需要交纳的停车费用。特别的，对于小区内固定车位或包月车位的车辆，停车费用则不按停车时间计算。停车场出口处的管理员，依据停车管理系统计算出的费用，向出场车辆收取停车费。然后，停车场出口停车牌杆抬起，车辆驶出停车场，停车管理系统并更新在场的车辆信息。

上述传统的停车管理系统，在一定程度上，实现了停车场内部车辆的有序管理，但是存在以下几个问题：

1.现有停车牌/停车杆上升和下降都是匀速的，这样在开始和停止时会对电机造成较大冲击，而如果过缓运动又会影响通行效率。

2.传统的停车管理系统，对于停车场内空余车位的管理存在一定的漏洞，限制了车位的使用效率。比如，停车管理系统显示空闲车位为0，此时，有一辆车A正在停车场入口等待入场，与此同时，停车场内有一辆车辆B已驶离车位或正在驶离车位，正准备驶出车场，由于此时该车辆B还未驶出车场，而停车管理系统基于整个停车场车位总数的信息收集模式，使得显示的车位剩余个数还是0，入口处的车辆A因而无法入场。而其时，车辆B驶出的车位却已空闲。另一个方面，对于有些临时出入车场的车辆，比如出租车等，并不需要停车入位，如果在门口进行识别以及车辆计数，这种临时进入的车辆也会使得系统中车位减少（实际并不占车位），且在车位为0的时候不允许这种临时车辆进入，影响通行效率。也就是说，传统的车辆管理系统则无法对该场景下的车辆进行有效管理，甚至会因为没有车位，而影响这样的车辆出入。

3.传统的停车管理系统，无法实现车位的有效共享。对于一些固定车位，只有该固定车位的产权人开锁才可以停驶在该车位上。而在该固定车位的车主没有停驶其车辆的时间段内，由于权限控制装置的原因，其他车辆则不能停驶在该车位上。另一方面，一些固定车位没有安装相关控制装置，车位被其他车辆占用，当车位产权人的车辆需要停驶的时候，由于固定车位被占用，往往需要联系相关人员并等待相当长的时间挪车处理等。

4.虽然有些车位安装了刷卡装置，保证用户的固定车位，但其安全性不够，卡丢失或被破解都会导致用户车位被占用。因此需要更安全的措施保障用户固定车位不被占用。

5.传统的停车管理系统，对于小区或停车场等封闭的停车场内的车位，可以进行相应的管理。但是对于路边等开放公共位置的停车位，由于没有封闭的出入口，则无法进行出入口管理，目前主要依赖于停车收费管理员进行人工管理。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出如下解决方案

一种基于停车杆运动曲线的电机控制方法，包括

（1）车辆驶向车位后，自助停车管理系统通过无线信号收发模块，开启位于车位后方停车杆电机D1，并向电机数字控制器Q1发送脉冲控制信号驱动停车杆电机转动，满足y=a*b^t+c*arctan(d*t)。其中t表示运动时间，y表示随着时间的推移，停车杆运动的距离。a、b、c、d则是控制系数，其中J1为停车杆在车辆入位之前离地面的距离；从上述运动曲线计算出停车杆上升到J1所需时间T1；

（2）检测停车杆电机的状态，当电机转动开始后，通过无线信号收发模块，自助停车管理系统获知该车位即将被占用，自助停车管理系统数据库模块更新该车位状态信息为预使用，同时自助停车管理系统倒计时显示T1时间内车位即将被占用。

（3）停车牌上的车辆识别模块，发现车辆已停入车位后，并通过无线信号收发模块，将此信息发送至自助停车管理系统；

（4）自助停车管理系统通过无线信号收发模块，开启位于车位前方右侧停车牌电机D2，并向电机数字控制器Q2发送脉冲控制信号驱动停车牌电机D2转动，满足y=a*b^t+c*arctan(d*t)。其中t表示运动时间，y表示随着时间的推移，停车牌运动的距离。a、b、c、d则是控制系数，其中J2为车辆入位后停车牌需要升起到离地面的距离；从上述运动曲线计算出停车牌上升到J2所需时间T2；

在停车牌电机转动开始后，启动监测停车牌电机，在停车牌电机转动停止后，通过无线信号收发模块，自助停车管理系统获知该车位已被占用，自助停车管理系统数据库模块，更新该车位状态信息为已使用；

（5）当车辆需要驶出车位时，通过无线信号收发模块将即将驶出信息发送至自助停车管理系统；自助停车管理系统确认缴费成功，则通过无线信号收发模块，开启停车牌电机D2，并向电机数字控制器Q2发送脉冲控制信号驱动停车牌电机转动，满足y=a*b^t+c*arctan(d*t)。其中t表示运动时间，y表示随着时间的推移，停车牌运动的距离。a、b、c、d则是控制系数，其中J2为停车牌距地面的距离；从上述运动曲线计算出停车牌下降所需时间T2；

（6）检测停车牌电机的状态，当电机转动开始后，通过无线信号收发模块，自助停车管理系统获知该车位即将空闲，自助停车管理系统数据库模块更新该车位状态信息为预空闲，同时自助停车管理系统倒计时显示T3时间内车位即将空闲；

（7）待停车牌下降完成后，停车牌上的车辆识别模块，发现车辆已驶出后，通过无线信号收发模块，将此信息发送至自助停车管理系统；

（8）自助停车管理系统通过无线信号收发模块，开启停车杆电机D1，并向电机数字控制器Q1发送脉冲控制信号驱动停车杆电机转动，满足y=a*b^t+c*arctan(d*t)。其中t表示运动时间，y表示随着时间的推移，停车杆运动的距离。a、b、c、d则是控制系数，其中J1为停车杆上升的最终位置离地面的距离；从上述运动曲线计算出停车杆上升到J1所需时间T1；

在停车杆电机转动开始后，启动监测停车杆电机，在停车杆电机转动停止后，通过无线信号收发模块，自助停车管理系统数据库模块，更新该车位状态信息为已空闲。

特别的，对于停车杆而言，a=J1/4，b=1.1，c=J1/3，d=0.5。

特别的，对于停车牌而言，a=J2/4，b=1.1，c=J2/3，d=0.4。

特别的，在步骤（1）前还包括车辆向自助停车管理系统请求车位，自助停车管理系统判断该车位权限，若权限为共享，则允许车辆进入；如果权限为私有，则需要通过自助停车管理系统向车位产权人请求临时共享车位，车位产权人可通过自助停车管理系统将停车杆电机校正参数JY发送给车辆；车辆将校正参数JY发送给自助停车管理系统进行验证，验证通过后，停车杆电机参考校正参数JY进行转动。

特别的，校正参数为JY=(J4/M*N)*(DQ4-DQ4’)/DQ4，其中M*N表示实际电机每转一圈，需要的脉冲数，DQ4’为停车杆电机实际转动圈数。

一种利用电机控制方法的自助停车管理系统，包括停车杆装置、停车牌装置、自助停车管理装置；

停车杆装置包括：停车杆电机、停车杆、传动装置、无线信号收发模块、数字控制器；

停车牌装置包括：停车牌电机、停车牌、传动装置、无线信号收发模块、数字控制器；

自助停车管理装置包括：自助停车管理系统数据库、权限控制模块、共享模块、计费模块；

其中自助停车管理系统数据库包括电机参数存储装置，用于存储电机运动曲线、运动参数、和校正系数。

技术效果及发明点：

1、优化停车牌、停车杆电机的运动曲线方程，避免匀速运动带来的启动和急停对电机及机械结构的冲击，提高装置寿命；同时可以避免运动过缓带来的通行效率低的问题。

2、传统停车系统只能显示车位空余量，在没有车位时显示为0。而本发明采用停车牌电机和停车杆的电机信号配合，能够倒计时车位即将被占用/即将空闲，提高车位利用率。

3、采用停车牌电机和停车杆的电机信号配合进行车位配置，适用于无入口的停车场景（例如街边），且不需要额外增加检测抬杆落杆的装置。

4、传统刷卡停车的方式安全性不够，卡丢失或被破解都会造成安全隐患。而本发明创造性地利用电机校准参数作为验证方式，更加随机，安全性高。

5、传统刷卡停车的方式不适用于将产权车位临时共享的模式，而本发明采用动态随机校准参数作为验证，在每次共享之后校准参数都会重新变化，安全性更高。

6、利用随机动态的电机校准参数作为验证方式，既可以提高安全性，同时也能够让电机转动更准确，提高客户体验，一举两得。

7、传统停车系统采用在入口处车牌识别系统更新车位状态，不够及时准确。而本发明采用停车牌电机和停车杆的电机信号更新车位状态，更加直接准确。

同时，由于篇幅所限，上述发明点仅为有限列举，说明书中其他对于现有技术的改进同样为本发明的发明点。

附图说明

图1为基于电机控制的自助停车管理系统处理流程图。

图2为基于电机控制的自助停车管理系统功能结构示意图。

图3为一种基于电机控制的自助停车管理系统实例的示意图。

具体实施方式

基于电机控制的自助停车管理方法，如图1所示，包括以下步骤：

（S1）车主驾驶车牌为P1的车辆准备入场停车，通过自助停车管理系统在车场入口处查询到该停车场车位的总数T1，已入场车辆数T2，停车场空闲的车位个数T3。其中T3+T2=T1。车主从自助停车管理系统空闲的T3个车位中选择车位编号为W1车位，通过查询自助停车管理数据库，该车位的访问权限为共享，自助停车管理系统权限控制模块匹配车位状态校验规则G1，验证该车位允许车辆停车入位。自助停车管理系统共享该车位的位置信息提供给车主，关联导航系统，引导车主驶入对应的停车位。本发明方案不仅将车场车位空闲数量信息展示，同时提供车主自助选择车位并提供车位位置导航功能，避免了由于不知道空闲车位的具体位置，而在车场来回寻找空闲车位，有效的提升了用户停车入位的效率和用户体验。

（S2）对应的，如果自助停车管理系统返回该车位的访问权限为私有，则表示该车位属于私有固定车位。此时车主可以通过自助停车管理系统车位共享模块，申请该私有固定车位的临时停放权限。该申请流转到该私有固定车位的产权人中，其可以通过自助停车管理系统车位共享模块，同意将该车位临时共享给申请人。自助停车管理系统车位共享模块，则记录下临时停车的时间与联系方式，将该信息发送给固定车位产权人，在私有固定车位产权人同意共享后，在手机端将随机动态密码（该密码的生成方式参见下文）通过管理系统发送给车主端，则表示该车位允许车辆停车入位。自助停车管理系统共享该车位的位置信息提供给车主，关联导航系统，引导车主驶入对应的停车位，输入随机动态密码后完成停车。当临时停车时间将到期时，自助停车管理系统将通过此前记录的联系方式，提醒临时停放车主及时驶出该车位。本发明方案提供了基于车位的共享机制，使得私有固定车位在产权人允许的情况下共享出来，同时提供临时车位到期提醒功能，及时提醒临时停车车主驶出车位，大大提升了车位共享的效率，这部分应该作为本发明方案的一个发明点。

（S3）车主依据自助停车管理系统的车位共享模块的定位信息引导，驾驶车牌为P1车辆来到W1号车位前。此时位于车位前方的停车牌还未升起，位于车位后台的停车杆则为抬起状态。停车牌上的车辆识别模块，发现该车辆车牌为P1，并通过无线信号收发模块，将此信息发送至自助停车管理系统。自助停车管理系统的权限控制模块判断P1的车辆允许停驶在W1号车位上，即表示停车入位权限验证通过。

（S4）对应的，如果自助停车管理系统的权限控制模块依据停车入位校验规则G2（该规则参见下文），判断P1的车辆不允许停驶在W1号车位上，则停车入位权限验证不通过。

（S5）自助停车管理系统，通过无线信号收发模块，开启位于车位后方停车杆的直流伺服电机D1，并向该电机数字控制器Q1发送脉冲控制信号。直流伺服电机具有体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定等特点，且容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护不存在碳刷损耗的情况，效率很高，运行温度低噪音小，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。伺服电机D1的参数包含如下参数：电机编码器分辨率M，表示在单倍频情况下电机每转一圈需要的脉冲个数。脉冲倍频N，表示数字控制器Q1可以对双相编码器的脉冲进行的倍频数。M*N，则表示实际电机每转一圈，需要的脉冲数。丝杆螺距H，表示电机转一圈转换成直线位移的距离。通过公式L=H/(M*N)，可以计算出脉冲当量。其中L表示脉冲当量。一般的，三相异步电机转速为Z=(60×f/P)*(1-n')，f代表电源频率，P为极对数，n'代表转差率。上述相关电机参数均存放在自助停车管理数据库中。

对于车位后方的停车杆，在车辆入位之前是抬起状态，离地面距离为J1，当停车入位时，车位后方的停车杆需要放至地面，控制车位后方停车杆的电机需要转的圈数计算为离地面距离除以丝杆螺距，即电机转的圈数DQ1=J1/H。用于控制停车杆电机的数字控制器Q1，向发送相对应的脉冲信号，驱动电机转动并通过传动装置将停车杆放置地面。依据计算，完成上述停车杆放置动作，电机D1需要转圈DQ圈。该电机的同步转速为Z，因而车位后方的停车杆放至地面需要时间为T1=DQ1/Z，即车位后方的停车杆在T1内放至地面。

自助停车管理系统，通过无线信号收发模块，开启位于车位后方停车杆的直流伺服电机D1通过传动装置C1操控停车杆放下。

（S6）待车位后方的停车杆放下后，车位即可以将CP001的车辆停驶进CH001号车位上。位于车位前方右侧的停车牌上的车辆识别模块，发现车辆已停入车位后，并通过无线信号收发模块，将此信息发送至自助停车管理系统。

（S7）自助停车管理系统，通过无线信号收发模块，开启位于车位前方右侧停车牌的直流伺服电机D2，并向该电机数字控制器Q2发送脉冲控制信号，电机D2转动并通过传动装置操作停车牌上升。在车辆入位之前，位于车位前方右侧的停车牌属于未升起状态，车辆入位后，停车牌需要升起到离地面J2处，即表示停车入位完成。按照前述计算方式，车位前方右侧的停车牌升起至J2，所需电机转动圈数DQ2=J2/H，即控制车位前方右侧的停车牌的电机需要转DQ2圈。因而车位前方的停车牌升起需要时间为T2=DQ2/Z，即车位前方右侧的停车牌在T2完成上升。自助停车管理系统，通过无线信号收发模块，开启位于车位前方右侧停车牌的直流伺服电机D2，通过传动装置C2操控停车牌升起。本发明方案将电机参数信息存储在自助停车管理系统中，并通过无线信号收发模块，开启位于直流伺服电机，实现了电机的联动控制，这部分应该作为本发明方案的一个发明点。

（S8）检测停车杆电机，在停车杆电机转动开始后，通过无线信号收发模块，自助停车管理系统获知该车位将被占用，自助停车管理系统数据库模块，更新该车位状态信息为预使用，同时自助停车管理系统倒计时显示T1时间内车位即将被占用。在停车牌电机转动开始后，启动监测停车牌电机，在停车牌电机转动停止后，通过无线信号收发模块，自助停车管理系统获知该车位已被占用，自助停车管理系统数据库模块，更新该车位状态信息为已使用。

（S9）当车牌为P1的车辆需要驶出车位时，位于车位前方右侧的车辆识别模块确认该车辆需要驶离车位，即通过无线信号收发模块，将此信息发送至自助停车管理系统。自助停车管理系统的权限控制模块基于停车出位校验规则G3判断P1的车辆是否是固定或长租车辆。如果该P1车牌对应的车辆为固定或长租车辆，且缴费状态正常，则允许该车辆驶出车位。

（S10）对应的，如果自助停车管理系统的权限控制模块基于停车出位校验规则G3判断P1的车辆不是固定或长租车辆，则调用自助停车管理系统的计费模块，计算本次停车需要缴纳停车费，并从车主事先绑定的账号中完成自动扣款。

（S11）此时开启自助停车管理系统的计费模块子流程。如果车主事先绑定的账号中余额充足，即大于此次停车费用，计费模块正常完成停车费扣款。

（S12）如果车主事先绑定的账号中余额不足，余额为AM0，即小于此次停车费用AM1，按照约定，最多可透支一部分金额AM2，即如果余额减去本次停车费用，小于可透支的金额，即AM1-AM0<AM2，计费模块仍然正常完成停车费扣款，同时可透支金额更新成AM3=AM2-（AM1-AM0）。

（S13）如果车主事先绑定的账号中余额不足，加上可透支金额，仍然不足支付此次停车费用，则计费模块扣款失败。

（S14）自助停车管理系统，通过无线信号收发模块，开启位于车位前方右侧停车牌的直流伺服电机D2，并向该电机数字控制器Q2发送脉冲控制信号，电机A2转动并通过传动装置操作停车牌下降。

停车牌距离地面J2处，需要下降至地面。按照前述计算方式，车位前方右侧的停车下降J2，需要DQ3=J2/H，即控制车位前方右侧的停车牌的电机需要转DQ3圈。因而车位前方的停车牌下降需要时间为T3=DQ3/Z，即车位前方右侧的停车牌在T3完成下降。在停车牌开始下降的同时向自助停车管理系统发送车辆即将驶出信号，并开始倒计时显示车位空余时间，例如此时向等候的车辆显示车位还需要过T3时间才能够空余。

（S15）待停车牌下降完成后，车主即可以将车牌为P1的车辆驶离W1号车位上。位于车位前方右侧的停车牌上的车辆识别模块，发现车辆已驶出后，并通过无线信号收发模块，将此信息发送至自助停车管理系统, 自助停车管理系统获知该车牌为P1的车辆已驶出车位。

（S16）自助停车管理系统，通过无线信号收发模块，开启位于车位后方停车杆的直流伺服电机D1，并向该电机数字控制器Q1发送脉冲控制信号。对于车位后方的停车杆，此时已放置地面，需要抬升至离地面J4。即当车位空闲时，车位后方的停车杆需要抬升至离地面J4。依据前述公式，即需要DQ4=J4/H，即控制车位后方停车杆的电机需要转DQ4圈，则控制车位后方停车杆的抬起的时间为T4=DQ4/Z，即车位后方的停车杆在T4内抬升完成。此时向自助停车管理系统发送车位已完全空余信号。

（S17）在本方案中，位于车位后方的停车杆和停车牌在运动时，按照如下曲线的运动函数进行y=a*b^t+c*arctan(d*t)。其中t表示运动时间，y表示随着时间的推移，停车杆/牌运动的距离。a、b、c、d则是控制系数，用于保证控制停车杆/牌运动的顺畅。在方案中，依据多次实践验证，上述控制系统的最佳实践数值为：停车牌：a=J2/4，b=1.1，c=J2/3，d=0.4；停车杆：a=J1/4，b=1.1，c=J1/3，d=0.5。按照上述曲线运动，可以在提高运动速度的前提下，减少停车杆/牌运动时的急停造成的机械系统冲击，增加系统寿命；同时可以根据运动曲线准确计算出车辆目前状态，提高通行效率，这也是本发明的发明点之一。

（S18）自助停车管理系统数据库模块，更新该车位状态信息为未使用。车主可以通过自助停车管理系统查询模块，查询最新的车位使用信息。为了更好提升用户的停车体验，减少用户出入车场的等待时间，自助停车管理系统不需等待停车杆完全抬升后，才更新数据库模块中的车位状态信息为未使用，而是根据停车牌下降运动曲线，推算出车辆驶离车位的时间Tg，将该时间发送给自助停车管理系统数据库，自助停车管理系统数据库模块更新车位状态为即将开放，等待时间为Tg，向等待的汽车进行倒计时显示何时进入。此时，在车场入口处的车主即可查询到该车位的状态为即将开放，并显示倒计时为Tg即可驶入车辆。本方案中，依据运动函数准确计算出车辆完全离开的时间，向等待的汽车进行倒计时显示何时进入，从而避免占据车位的车辆已经在驶出但是停车场入口依然显示占用，有效提升了车位的使用效率和用户的体验，应该作为本发明方案的一个发明点。

（S19）依据前述公式L=H/(M*N)，可以计算出脉冲当量L。即电机发出L的脉冲当量，即可控制停车杆位抬升至H高度。按照前述，车位后方的停车杆需要抬升至离地面J4。依据前述公式，即需要DQ4=J4/H，即控制车位后方停车杆的电机需要转DQ4圈。即DQ4=J4/(L*M*N)。随着电机的使用时长，可能会电机转动的角度会有误差，假设在电机实际转的圈数为DQ4’。为了保证电机可以精确的控制停车杆的位移，则必须定期加上一个校准系数JY，用于校正电机的脉冲当量。校准系数公式为JY=(J4/M*N)*(DQ4-DQ4’)/DQ4。经过长期试验，该公式能够保证校准准确，且具有较强的动态随机性。

加上校准系数后，电机的脉冲当量为L’=JY*H/(M*N)。当每次电机控制转圈数存在误差时，电机会在车辆驶出车位，车位空余时，进行自校准，并将这个校准系数通过无线信号收发模块发送到自助停车系统，自助停车管理系统的数据库模块用于存储这个校准系数，而自助停车管理系统的车位共享模块则会将该校准系数以消息的方式推送到用户的手机客户端中。

校验规则G2：客户在每次进入车位时，需要输入该校准系数JY进行验证，若输入的校准系数与系统中存储的一致，则校验通过（即符合校验规则G2），系统会控制停车牌下降，停车杆升起，允许客户进入。同时在控制停车牌下降，停车杆升起的过程中将校准系数JY输入给电机，使得电机运动得到校准，更加准确，从而能够更为准确的预估车辆驶入和离开时间，保证空余车位倒计时显示准确。这个校正系数一方面用于控制电机使得抬杆放杆更精确。同时，在用户准备使用私有固定车位进行停驶时，需要输入这个校准系数，自助停车管理系统会依据这个校准系数作为验证码，已保证用户能有权限使用该固定车位。在本方案中，使用校准系数校准电机脉冲，用于精确控制停车杆的抬升，同时使用这个校准系数作为私有固定车位的权限验证码，有效提升系统安全性。而且由于每个电机性能并不完全一样，使用频率也不一样，因此造成的电机转动误差不相同且随时间变化会发生变化，那么校正系数也是动态随机的。因此，相当于为用户提供了一个随机的动态的验证码。这样一方面难以被破解，另一方面即使被破解，验证码也会随着时间动态变化，验证码下次使用时就可能已经发生变化，极大的提高了破解难度，更加安全。利用校正系数作为验证码，一方面可以精确控制停车杆移动精度，从而准确进行倒计时，另一方面可以作为动态随机的安全手段，这是本发明的发明点。

（S20）当停车杆完成抬升动作后，自助停车管理系统数据库模块，更新该位状态信息为未使用。车主可以通过自助停车管理系统查询模块，查询最新的车位使用信息。

图2示意了基于电机控制的自助停车管理系统功能结构图。基于电机控制的自助停车管理系统，包含以下几个模块：

两个控制本体，分别是位于车位后方的停车牌，和位于车位前方的停车牌。在车位空闲状态下，位于车位后方的停车牌是抬起状态，而位于车位前方的停车牌则是未升起。当车辆驶入车位时，位于车位后方的停车牌，受自助停车管理系统的控制，下降至地面，从而方便车辆入位。待车辆完成入位后，自助停车管理系统，联动控制位于车位前方的停车牌，升起，从而表示该车位已有车位停驶，车位已被占用。相应的，当车辆驶出车位时，位于车位前方的停车牌，受自助停车系统的控制，下降至地面。车辆开始开始驶出车位。待车辆完全驶出后，自助停车管理系统，联动控制位于车位后台的停车牌抬起，从而表示该车位的车辆已驶出，车位空闲。

两个传动结构C1，C2，用于将接收电机控制，并传动控制本体的装置。其中C1是用于传动位于车位后方停车杆的装置。C2是用于传动位于车位前方的停车牌的装置。

两个直流伺服电机D1，D2，分别用于驱动停车牌和停车牌。其中D1电机用于驱动位于车位后方停车杆，而D2电机用于驱动位于车位前方的停车牌。D1和D2均是直流伺服电机。其具有体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定等特点，且容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护不存在碳刷损耗的情况，效率很高，运行温度低噪音小，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。伺服电机D1的参数包含如下参数：电机编码器分辨率M，表示在单倍频情况下电机每转一圈需要的脉冲个数。脉冲倍频N，表示数字控制器Q1可以对双相编码器的脉冲进行的倍频数。M*N，则表示实际电机每转一圈，需要的脉冲数。丝杆螺距H，表示电机转一圈转换成直线位移的距离。通过公式L=H/(M*N)，可以计算出脉冲当量。其中L表示脉冲当量。一般的，三相异步电机转速为Z=(60×f/P)*(1-n')，f代表电源频率，P为极对数，n'代表转差率。上述相关电机参数均存放在自助停车管理数据库中。

两个数字控制器Q1，Q2，用于数字化操控电机的控制器。其中Q1数字控制器是用于控制驱动车位后方停车杆的电机D1。Q2数字控制器则是用于控制驱动位于车位前方的停车牌的电机D2。

无线信号发射和接收模块，用于将电机控制本体信息发送到自助停车管理系统。当车辆准备停车入位时，自助停车管理系统的权限控制模块判断车辆允许停驶车位上，即表示停车入位权限验证通过时，通过无线信号收发模块，开启位于车位后方停车杆的直流伺服电机D1，并向该电机数字控制器Q1发送脉冲控制信号，通过联动装置C1，控制位于车位后方的停车杆下降至地面。当车辆入位完成后，自助停车管理系统，通过无线信号收发模块，开启位于车位前方右侧停车牌的直流伺服电机A2，并向该电机数字控制器C2发送脉冲控制信号，通过联动装置C2，控制位于车位前方的停车牌升起。对应的，当车辆准备驶出车位时，自助停车管理系统，通过无线信号收发模块，开启位于车位前方右侧停车牌的直流伺服电机A2，并向该电机数字控制器C2发送脉冲控制信号，控制位于车位前方的停车牌下降。当车辆驶出车位后，通过无线信号收发模块，开启位于车位后方停车杆的直流伺服电机D1，并向该电机数字控制器Q1发送脉冲控制信号，通过联动装置C1，控制位于车位后方的停车杆升起。

自助停车管理系统数据库，用于存储电机控制本体信息和电机控制参数，用于权限控制信息等。电机的参数信息包含，电机编码器分辨率，脉冲倍频，丝杆螺距，脉冲当量，三相异步电机转速，电源频率，极对数，转差率等信息。此外自助停车管理数据库还存有权限控制信息，包含车位状态，车位所属类型等信息。自助停车管理系统数据库中建立校准系数存储装置，该存储装置可以存储7个校准系数。当电机自检产生新的校准系数JY’时，自动填在前一个校准系数之后，当7个位置均填满后，新的校准系数将覆盖第一个位置的校准系数。这样，可以保证记录一定的校准系数，当有非法闯入时，可以用于分析其何时获知的校准系数，这也是本领域的发明点之一。

自助停车管理系统车辆识别模块，用于进行车辆状态识别。当车辆准备驶入车位时，停车牌上的车辆识别模块，发现该车辆车牌号，并进行权限校验。当车辆已经停驶在车位时，车辆识别模块，发现车辆已停入车位后，并通过无线信号收发模块，将此信息发送至自助停车管理系统。当车辆需要驶出车位时，车辆识别模块确认该车辆需要驶离车位，即通过无线信号收发模块，将此信息发送至自助停车管理系统。当车辆已驶出车位，车辆识别模块，发现车辆已驶出后，并通过无线信号收发模块，将此信息发送至自助停车管理系统。

自助停车管理系统权限控制模块，用于进行电机及相关操作的权限控制。权限控制模块匹配车位状态校验规则，验证该车位允许车辆停车入位。依据停车入位校验规则，权限控制模块判断车辆是否允许停驶在车位上。基于停车出位校验规则，权限控制模块判断车辆是否是固定或长租车辆。

自助停车管理系统车位共享模块，是用于车位位置信息与车位共享的模块。提供车位临时停放申请和车位产权人审核。同时，共享模块提供车辆定位信息，并关联导航系统引导车辆入位。

自助停车管理系统车位计费模块，是用于车位计费的模块。当车辆驶出车位时，依据车位的产权属性，自助停车管理系统的计费模块进行相关计费扣费操作。

图3是表示了一种基于电机控制的自助停车管理系统实例的示意图，具体过程如下：

（1）车主驾驶车牌为CP001车辆准备入场停车，通过自主停车管理系统查询到车位编号为CH001的车位为空闲，且访问权限为共享，则表示该CH001号车位即允许CP001车辆停车入位。

（2）车主依据自助停车管理系统的车位定位模块的引导，驾驶车辆来到CH001号车位前。此时位于车位前方的停车牌还未升起，位于车位后台的停车杆则为抬起状态。停车牌上的车辆识别模板，发现该车辆车牌为CP001，并通过无线信号收发模块，将此信息发送至自助停车管理系统。自助停车管理系统的权限控制模块判断CP001的车辆允许停驶在CH001号车位上，即表示停车入位权限验证通过。

（3）自助停车管理系统，通过无线信号收发模块，开启位于车位后方停车杆的直流伺服电机A1，并向该电机数字控制器C1发送脉冲控制信号。对于该电机A1的参数如下：电机编码器分辨率M(比如2500线每转)，即每转要走2500个脉冲。脉冲倍频N（比如四），即控制器可以对双相编码器的脉冲进行四倍频，M*N=2500*4=10000，表示每转一圈，需要走10000个脉冲。丝杆螺距h=1cm，表示电机转一圈转换成直线位移是1cm，这样就是可以算出脉冲当量=h/(M*N)=1cm/10000=10mm/10000=0.001mm/脉冲。一般的，三相异步电机转速为(60×f/P)*(1-n')，f代表电源频率 P为极对数 n'代表转差率，6极电动机的同步转速=60*50/3*(1-0.04)=960转/min。上述相关电机参数均存放在自助停车管理数据库中。

对于车位后方的停车杆，在车辆入位之前是抬起状态，离地面30cm，当停车入位时，车位后方的停车杆需要放至地面，即需要30cm/1cm=30，则控制车位后方停车杆的电机需要转30圈。用于控制停车杆电机的数字控制器C1，向发送相对应的脉冲信号，驱动电机转动并通过传动装置将停车杆放置地面。依据计算，完成上述停车杆放置动作，电机A1需要转圈30圈。该电机的同步转速为960转/min，因而车位后方的停车杆放至地面需要时间为30*60/960=1.875s，即车位后方的停车杆在2s内放至地面。

（4）待车位后方的停车杆放下后，车位即可以将CP001的车辆停驶进CH001号车位上。位于车位前方右侧的停车牌上的车辆识别模块，发现车辆已停入车位后，并通过无线信号收发模块，将此信息发送至自助停车管理系统。

（5）自助停车管理系统，通过无线信号收发模块，开启位于车位前方右侧停车牌的直流伺服电机A2，并向该电机数字控制器C2发送脉冲控制信号，电机A2转动并通过传动装置操作停车牌上升。在车辆入位之前，位于车位前方右侧的停车牌属于未升起状态，车辆入位后，停车牌需要升起到离地面50cm处，即表示停车入位完成。按照前述计算方式，车位前方右侧的停车牌升起至50cm，需要50cm/1cm=50，即控制车位前方右侧的停车牌的电机需要转50圈。因而车位前方的停车牌升起需要时间为50*60/960=3.125s，即车位前方右侧的停车牌在3s完成上升。

（6）待停车牌上升完成后，通过无线信号收发模块，自助停车管理系统获知该车牌为CP001的车辆已完成停车入位，停驶的车位号是CH001。自助停车管理系统数据库模块，更新该车位状态信息为正在使用。车主可以通过自助停车管理系统查询模块，查询最新的车位使用信息。

（7）当车牌为CP001的车辆需要驶出车位时，位于车位前方右侧的车辆识别模块确认该车辆需要驶离车位，即通过无线信号收发模块，将此信息发送至自助停车管理系统。自助停车管理系统的权限控制模块判断CP001的车辆是否是固定或长租车辆，该车辆为固定车辆，则此时无需扣费。

（8）自助停车管理系统，通过无线信号收发模块，开启位于车位前方右侧停车牌的直流伺服电机A2，并向该电机数字控制器C2发送脉冲控制信号，电机A2转动并通过传动装置操作停车牌下降。此时，停车牌距离地面50cm处，需要下降至地面。按照前述计算方式，车位前方右侧的停车下降50cm，需要50cm/1cm=50，即控制车位前方右侧的停车牌的电机需要转50圈。因而车位前方的停车牌升起需要时间为50*60/960=3.125s，即车位前方右侧的停车牌在3s完成下降。

（9）待停车牌下降完成后，车主即可以将CP001的车辆驶离CH001号车位上。位于车位前方右侧的停车牌上的车辆识别模块，发现车辆已驶出后，并通过无线信号收发模块，将此信息发送至自助停车管理系统, 自助停车管理系统获知该车牌为CP001的车辆已驶出车位。

（10）自助停车管理系统，通过无线信号收发模块，开启位于车位后方停车杆的直流伺服电机A1，并向该电机数字控制器C1发送脉冲控制信号。对于车位后方的停车杆，此时已放置地面，需要抬升至离地面30cm。即当车位空闲时，车位后方的停车杆需要抬升至离地面30cm。依据前述公式，即需要30cm/1cm=30，则控制车位后方停车杆的电机需要转30圈，即车位后方的停车杆在2s内抬升完成。

（11）2s后当停车杆完全抬起后，自助停车管理系统数据库模块，更新该车位状态信息为未使用。车主可以通过自助停车管理系统查询模块，查询最新的车位使用信息。

Claims (6)

1.一种基于停车杆运动曲线的电机控制方法，其特征在于：

（1）车辆驶向车位后，自助停车管理系统通过无线信号收发模块，开启位于车位后方停车杆电机D1，并向电机数字控制器Q1发送脉冲控制信号驱动停车杆电机转动，满足y=a*(b^t-1)+c*arctan(d*t)；

其中t表示运动时间，y表示随着时间的推移，停车杆运动的距离；

a、b、c、d则是控制系数，其中J1为停车杆在车辆入位之前离地面的距离；从上述运动曲线计算出停车杆上升到J1所需时间T1；

（2）检测停车杆电机的状态，当电机转动开始后，通过无线信号收发模块，自助停车管理系统获知该车位即将被占用，自助停车管理系统数据库模块更新该车位状态信息为预使用，同时自助停车管理系统倒计时显示T1时间内车位即将被占用；

（3）停车牌上的车辆识别模块，发现车辆已停入车位后，并通过无线信号收发模块，将此信息发送至自助停车管理系统；

（4）自助停车管理系统通过无线信号收发模块，开启位于车位前方右侧停车牌电机D2，并向电机数字控制器Q2发送脉冲控制信号驱动停车牌电机D2转动，满足y=a*b^t+c*arctan(d*t)；

其中t表示运动时间，y表示随着时间的推移，停车牌运动的距离；

a、b、c、d则是控制系数，其中J2为车辆入位后停车牌需要升起到离地面的距离；从上述运动曲线计算出停车牌上升到J2所需时间T2；

在停车牌电机转动开始后，启动监测停车牌电机，在停车牌电机转动停止后，通过无线信号收发模块，自助停车管理系统获知该车位已被占用，自助停车管理系统数据库模块，更新该车位状态信息为已使用；

（5）当车辆需要驶出车位时，通过无线信号收发模块将即将驶出信息发送至自助停车管理系统；自助停车管理系统确认缴费成功，则通过无线信号收发模块，开启停车牌电机D2，并向电机数字控制器Q2发送脉冲控制信号驱动停车牌电机转动，满足y=a*b^t+c*arctan(d*t)；

其中t表示运动时间，y表示随着时间的推移，停车杆运动的距离；

a、b、c、d则是控制系数，其中J2为停车牌距地面的距离；从上述运动曲线计算出停车牌下降所需时间T2；

（6）检测停车牌电机的状态，当电机转动开始后，通过无线信号收发模块，自助停车管理系统获知该车位即将空闲，自助停车管理系统数据库模块更新该车位状态信息为预空闲，同时自助停车管理系统倒计时显示T3时间内车位即将空闲；

（7）待停车牌下降完成后，停车牌上的车辆识别模块，发现车辆已驶出后，通过无线信号收发模块，将此信息发送至自助停车管理系统；

（8）自助停车管理系统通过无线信号收发模块，开启停车杆电机D1，并向电机数字控制器Q1发送脉冲控制信号驱动停车杆电机转动，满足y=a*b^t+c*arctan(d*t)；

其中t表示运动时间，y表示随着时间的推移，停车杆运动的距离；

a、b、c、d则是控制系数，其中J1为停车杆上升的最终位置离地面的距离；从上述运动曲线计算出停车杆上升到J1所需时间T1；

在停车杆电机转动开始后，启动监测停车杆电机，在停车杆电机转动停止后，通过无线信号收发模块，自助停车管理系统数据库模块，更新该车位状态信息为已空闲。

2.如权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于：对于停车杆而言，a=J1/4，b=1.1，c=J1/3，d=0.5。

3.如权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于：对于停车牌而言，a=J2/4，b=1.1，c=J2/3，d=0.4。

4.如权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于：在步骤（1）前还包括车辆向自助停车管理系统请求车位，自助停车管理系统判断该车位权限，若权限为共享，则允许车辆进入；如果权限为私有，则需要通过自助停车管理系统向车位产权人请求临时共享车位，车位产权人可通过自助停车管理系统将停车杆电机校正参数JY发送给车辆；车辆将校正参数JY发送给自助停车管理系统进行验证，验证通过后，停车杆电机参考校正参数JY进行转动。

5.如权利要求1-2所述的基于电机控制的自助停取车方法，其特征在于：校正参数为JY=(J4/M*N)*(DQ4-DQ4’)/DQ4，其中M*N表示实际电机每转一圈需要的脉冲数，DQ4’为停车杆电机实际转动圈数。

6.一种利用权利要求1-3所述电机控制方法的自助停车管理系统，其特征在于：包括停车杆装置、停车牌装置、自助停车管理装置；

停车杆装置包括：停车杆电机、停车杆、传动装置、无线信号收发模块、数字控制器；

停车牌装置包括：停车牌电机、停车牌、传动装置、无线信号收发模块、数字控制器；

自助停车管理装置包括：自助停车管理系统数据库、权限控制模块、共享模块、计费模块；

其中自助停车管理系统数据库包括电机参数存储装置，用于存储电机运动曲线、运动参数、和校正系数。