CN109017636A - 电动轨道货运车控制系统及协调控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动轨道货运车控制系统及协调控制方法，包括第一电机控制器和第二电机控制器；第一、第二电机控制器信号输入端分别与对应电子油门踏板信号输出端连接，第一、第二电机控制器之间通过CAN总线通讯连接；第一电机控制器的数据采集接口、输出控制接口分别与第一永磁同步电机的电机运行状态数据接口、输入控制接口连接，第二电机控制器的数据采集接口、输出控制接口分别与第二永磁同步电机的电机运行状态数据接口、输入控制接口连接。本发明优点主要体现在两台电机控制器之间通过CAN总线通讯直接交互数据，获取彼此所控制的电机运行状态数据以调整本控电机的输出，避免了复杂冗余的算法计算，保证了控制系统的实时性。

Description

电动轨道货运车控制系统及协调控制方法

技术领域

本发明涉及电动轨道货运车，尤其是涉及电动轨道货运车控制系统及协调控制方法。

背景技术

目前，多电机协调运动控制在工业领域中得到广泛应用，其控制精度与工艺要求也越来越高。因此，只有保证多个电机之间按照设定的比例关系同步协调运转，才能确保系统的正常运行。系统同步性能的好坏，直接影响到产品的品质和性能。因此，提高多电机同步控制精度具有重要的工程意义。

传统的多电机协调控制方法为集中控制，控制系统只用一个中央处理器来完成被控对象的所有控制任务。这种控制系统的优点是能够以一致的方式生成一个最优的规划，但集中控制系统的中央处理器需要同时进行计算和控制,对中央处理器的性能要求很高，对复杂控制系统而言难以保证实时性和可靠性，中央处理单元一旦出现故障，整个系统将会瘫痪，因此只适用于简单控制系统。

在电动轨道货运车控制系统中，电动轨道货运车的车架结构由两个控制室和中间车厢组成，两个控制室位于车厢两头，且都能实现对电动轨道货运车的操作控制，两个控制室控制电动轨道货运车运输的两方向。两个控制室分别配备有电子油门踏板、电池状态显示表、电机状态显示表、电机正反转开关、母线主接开关；电动轨道货运车的动力驱动是由两台电机及其驱动系统配合组成。由于该电动轨道货运车是由两套电机及其驱动器组成，故在电动轨道货运车运动过程中，两台电机及其驱动器的动力输出配合需要精确的控制以实现电动轨道货运车在运行过程中的平稳性和可靠性。传统多电机协调运动控制是由一个主控制器控制各个分控制器以实现对各个电机的控制，该控制方法是将各个电机及其对应的控制器状态数据汇总传输给主控制器，再由主控制器计算分析协调各个子电机控制器输出，冗余的复杂计算会在一定程度上影响控制系统的响应速度，同时多控制器之间的数据交互与控制也一定程度上影响了控制系统的可靠性，故这种控制系统无论在实时性、可靠性还是控制复杂程度上都不适合于电动轨道货运车。

发明内容

本发明目的在于提供一种电动轨道货运车控制系统，本发明另一目的是提供该电动轨道货运车控制系统的协调控制方法。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述的电动轨道货运车控制系统，包括第一电机控制器和第二电机控制器；所述第一、第二电机控制器的信号输入端分别与对应设置在电动轨道货运车第一控制室内的第一电子油门踏板信号输出端、第二控制室内的第二电子油门踏板信号输出端连接，第一、第二电机控制器之间通过CAN总线通讯连接；第一电机控制器的数据采集接口、输出控制接口分别与第一永磁同步电机的电机运行状态数据接口、输入控制接口连接，所述第一永磁同步电机的动力输出轴通过第一变速箱与对应的一组车轮轴驱动连接；第二电机控制器的数据采集接口、输出控制接口分别与第二永磁同步电机的电机运行状态数据接口、输入控制接口连接，所述第二永磁同步电机的动力输出轴通过第二变速箱与对应的另一组车轮轴驱动连接。

所述电机运行状态数据为永磁同步电机的转速、电流、位置、温度数据。

本发明所述电动轨道货运车控制系统的协调控制方法，按照下述步骤进行：

步骤1：所述第一、第二电机控制器启动，所述第一、第二永磁同步电机上电，控制系统初始化；

步骤2：第一、第二电机控制器的主控处理器分别获取本控电机传感器采集到的电机运行状态数据，同时第一、第二电机控制器的主控处理器之间通过CAN总线通讯直接交互数据，获取彼此的所述电机运行状态数据；

步骤3：第一、第二电机控制器的主控处理器分别将各自获取的第一、第二永磁同步电机的电流值进行比较计算，得到各自需要调整的本控电机的电流输出值；

步骤4：第一、第二电机控制器的主控处理器分别将各自采集获取的所述第一、第二电子油门踏板信号与本控电机传感器采集获取的电流值进行比较PID计算，得到本控电机需要的电流输出值；

步骤5：将步骤3得到的第一、第二永磁同步电机需调整的电流输出值与步骤4计算得到的第一、第二永磁同步电机的电流输出值对应进行叠加计算，然后再分别经SVPWM算法计算后，对第一、第二永磁同步电机进行输出电流调节。

所述电机运行状态数据为永磁同步电机的转速、电流、位置、温度数据。

本发明优点主要体现在以下方面：

1、两台电机控制器之间通过CAN总线通讯直接交互数据，获取彼此所控制的电机运行状态数据以调整本控电机的输出，避免了复杂冗余的算法计算，保证了控制系统的实时性。

2、本发明在系统结构上相比于传统的多电机协调控制系统省去了主控制单元，由原来三个控制器之间的数据交互变成了两台控制器之间的数据交互，即节省了控制成本，同时又提高了控制系统的可靠性。

附图说明

图1是本发明所述控制系统的结构框图。

图2是本发明所述协调控制方法的流程框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图1所示，本发明所述的电动轨道货运车控制系统，包括第一电机控制器和第二电机控制器；所述第一、第二电机控制器的信号输入端分别与对应设置在电动轨道货运车第一控制室内的第一电子油门踏板信号输出端、第二控制室内的第二电子油门踏板信号输出端连接，第一、第二电机控制器之间通过CAN总线通讯连接；第一电机控制器的数据采集接口、输出控制接口分别与第一永磁同步电机的电机运行状态数据接口、输入控制接口连接；所述第一永磁同步电机的动力输出轴通过第一变速箱与对应的一组车轮轴驱动连接；第二电机控制器的数据采集接口、输出控制接口分别与第二永磁同步电机的电机运行状态数据接口、输入控制接口连接，所述第二永磁同步电机的动力输出轴通过第二变速箱与对应的另一组车轮轴驱动连接；所述电机运行状态数据包括永磁同步电机的转速、电流、位置、温度数据。

如图2所示，本发明所述电动轨道货运车控制系统的协调控制方法，按照下述步骤进行：

步骤1：所述第一、第二电机控制器启动，所述第一、第二永磁同步电机上电，控制系统初始化；

步骤2：第一、第二电机控制器的主控处理器分别获取本控电机传感器采集到的电机运行状态数据，同时第一、第二电机控制器的主控处理器之间通过CAN总线通讯直接交互数据，获取彼此的所述电机运行状态数据；电机运行状态数据包括永磁同步电机的转速、电流、位置、温度数据；

步骤3：第一、第二电机控制器的主控处理器分别将各自获取的第一、第二永磁同步电机的电流值进行比较计算，得到各自需要调整的本控电机的电流输出值；

步骤4：第一、第二电机控制器的主控处理器分别将各自采集获取的所述第一、第二电子油门踏板信号与本控电机传感器采集获取的电流值进行比较PID计算，得到本控电机需要的电流输出值；

步骤5：将步骤3得到的第一、第二永磁同步电机需调整的电流输出值与步骤4计算得到的第一、第二永磁同步电机的电流输出值对应进行叠加计算，然后再分别经SVPWM算法计算后，对第一、第二永磁同步电机进行输出电流调节。

本发明所述的本控电机是指：第一电机控制器或第二电机控制器所控制的永磁同步电机。

本发明所述的本控电机传感器是指：第一电机控制器或第二电机控制器所控制的永磁同步电机上安装的转速、电流、位置、温度传感器。

本发明的设计原理是：

在电动轨道货运车运行过程中，第一、第二永磁同步电机的电机控制器都能够获取除本控电机以外的另一台永磁同步电机的电机运行状态数据，根据另一台永磁同步电机的电机运行状态数据调整本控制电机的输出；即：在第一电机控制器获取第一电子油门踏板信号的同时，通过CAN总线通讯获取第二电机控制器传输过来的第二永磁同步电机的电机运行状态数据；第一电机控制器将根据第一电子油门踏板信号、第一永磁同步电机的转速及电流、第二永磁同步电机的转速及电流进行计算分析，得出第一永磁同步电机所需要的电流输出值，最后通过高频脉宽调制技术调节第一永磁同步电机绕组电流以实现对电机的控制调节。同时，相应的第二电机控制器也根据相应数据计算出第二永磁同步电机所需要的电流输出值，实现两台永磁同步电机及其电机控制器的协调运作，达到提高电动轨道货运车在运行过程中的平稳性和可靠性目的。

Claims (4)

1.一种电动轨道货运车控制系统，其特征在于：包括第一电机控制器和第二电机控制器；所述第一、第二电机控制器的信号输入端分别与对应设置在电动轨道货运车第一控制室内的第一电子油门踏板信号输出端、第二控制室内的第二电子油门踏板信号输出端连接，第一、第二电机控制器之间通过CAN总线通讯连接；第一电机控制器的数据采集接口、输出控制接口分别与第一永磁同步电机的电机运行状态数据接口、输入控制接口连接，所述第一永磁同步电机的动力输出轴通过第一变速箱与对应的一组车轮轴驱动连接；第二电机控制器的数据采集接口、输出控制接口分别与第二永磁同步电机的电机运行状态数据接口、输入控制接口连接，所述第二永磁同步电机的动力输出轴通过第二变速箱与对应的另一组车轮轴驱动连接。

2.根据权利要求1所述的电动轨道货运车控制系统，其特征在于：所述电机运行状态数据为永磁同步电机的转速、电流、位置、温度数据。

3.根据权利要求1所述电动轨道货运车控制系统的协调控制方法，其特征在于：按照下述步骤进行：

步骤1：所述第一、第二电机控制器启动，所述第一、第二永磁同步电机上电，控制系统初始化；

步骤2：第一、第二电机控制器的主控处理器分别获取本控电机传感器采集到的电机运行状态数据，同时第一、第二电机控制器的主控处理器之间通过CAN总线通讯直接交互数据，获取彼此的所述电机运行状态数据；

步骤3：第一、第二电机控制器的主控处理器分别将各自获取的第一、第二永磁同步电机的电流值进行比较计算，得到各自需要调整的本控电机的电流输出值；

步骤4：第一、第二电机控制器的主控处理器分别将各自采集获取的所述第一、第二电子油门踏板信号与本控电机传感器采集获取的电流值进行比较PID计算，得到本控电机需要的电流输出值；

步骤5：将步骤3得到的第一、第二永磁同步电机需调整的电流输出值与步骤4计算得到的第一、第二永磁同步电机的电流输出值对应进行叠加计算，然后再分别经SVPWM算法计算后，对第一、第二永磁同步电机进行输出电流调节。

4.根据权利要求3所述电动轨道货运车控制系统的协调控制方法，其特征在于：所述电机运行状态数据为永磁同步电机的转速、电流、位置、温度数据。