CN109927681A - 一种双重闭环的功率跟踪接触式洗车机控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种双重闭环的功率跟踪接触式洗车机控制装置及方法，包括以下步骤：车辆驶入可移动龙门内，三相伺服电机驱动顶部毛刷上下垂直移动，驱动左侧毛刷、右侧毛刷分别左右水平移动；通过伺服驱动器获取三个三相伺服电机的三相电流信息，并将三相电流信息转化为功率信息，通过编码器分别获取三个三相伺服电机转子的实时位置信息，伺服驱动器根据功率信息、实时位置信息以及设定闭环功率值形成电流闭环和位置闭环；调节三相伺服电机的电流闭环与位置闭环来控制刷头的运动轨迹，实现洗车机的功率跟踪。本发明一方面，通过功率追踪的方法能够提高洗车效率，另一方面，这种方式能够以更低的成本实现自动洗车任务，实施安装，易于推广应用。
Description
技术领域
本发明属于智能自动洗车领域，尤其是一种双重闭环的功率跟踪接触式洗车机控制装置及方法。
背景技术
随着经济的发展，汽车已经得到了大范围的普及，洗车的需求也逐渐增加。传统的人工洗车方式采用人手持高压水枪冲洗车体污渍方式，洗车机解决了人工洗车存在的人工成本高、清洁效率低等问题。
目前全自动接触式洗车机采用毛刷遍历车身以达到清洗车身的作用，车身轮廓通过位置传感器(如光电传感器)获取，根据该信息执行相关操作。在这种方式下，整个控制系统受传感器性能影响，并且增加了安装及维修的成本。
发明内容
本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种双重闭环的功率跟踪接触式洗车机控制装置与方法，该方法综合电机的电流信息与位置信息组成的双重闭环，对电机功率进行实时功率跟踪获取电机运行状态，以沿车体外形进行整车清洁。
本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种双重闭环的功率跟踪接触式洗车机控制装置，包括可移动龙门、自带编码器的三相伺服电机、伺服驱动器和安装在可移动龙门上的顶部毛刷、左侧毛刷、右侧毛刷；所述伺服驱动器通过三相线与三相伺服电机的编码器电连接；
所述伺服驱动器包括DC-DC芯片、电机驱动芯片、电流监测芯片、微处理器，DC-DC芯片外部输入的高压直流电源转变为低压直流电源供电流监测芯片、电机驱动芯片、微处理器使用，电流监测芯片获得到三相电流信息并传输到微处理器内，微处理器将三相电流信息转化为功率信息，并将输出信号输出至电机驱动芯片。
进一步的技术方案是，所述电流监测芯片采用ACS711芯片，采集U/V/W三相电流信息。
进一步的技术方案是，所述电机驱动芯片选用MPS生产的FOC控制器MP6570。
进一步的技术方案是，所述电机驱动芯片上设有输出元件MOSFET管及其预驱动器。
一种双重闭环的功率跟踪全自动接触式洗车机控制方法，包括以下步骤：
S10、车辆驶入可移动龙门内，自带编码器的三相伺服电机驱动顶部毛刷上下垂直移动，驱动左侧毛刷、右侧毛刷分别左右水平移动；
S20、通过伺服驱动器获取三个三相伺服电机的三相电流信息，并将三相电流信息转化为功率信息，通过编码器分别获取三个三相伺服电机转子的实时位置信息，伺服驱动器根据功率信息、实时位置信息以及设定闭环功率值形成电流闭环和位置闭环；
S30、通过调节三个三相伺服电机的电流闭环与位置闭环来控制刷头的运动轨迹，实现洗车机的功率跟踪，从而按照车型完整清洗车身。
进一步的技术方案是，所述电流闭环的具体步骤为:电流监测芯片获得到三相电流信息并传输到微处理器内，微处理器将三相电流信息转化为功率信息，并将功率信息与设定功率值进行比较，从而控制三相伺服电机远离或贴近车身；远离或贴近车身后实时获取三相电流信息，进而重复上述步骤，形成电流闭环。
进一步的技术方案是，上述功率信息与设定功率值的比较过程为：若功率信息小于设定值，则控制三相伺服电机贴近车身，若功率信息大于设定值，则控制三相伺服电机远离车身。
进一步的技术方案是，所述位置闭环的具体步骤为：通过编码器获取三相伺服电机转子的实时位置信息，通过位置PID控制电机换相；换相后再重复上述步骤，进而形成位置闭环。
发明的有益效果是：该方法结构简单、设计巧妙，无需传感器测量车体形状；一方面，通过功率追踪的方法能够提高洗车效率，另一方面，这种方式能够以更低的成本实现自动洗车任务，实施安装，易于推广应用。
附图说明
图1是洗车机结构示意图；
图2是伺服驱动器结构示意图；
图3是控制结构图示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做更进一步的说明。
如图1所示，一种双重闭环的功率跟踪接触式洗车机控制装置，包括可移动龙门1、自带编码器的三相伺服电机、伺服驱动器和安装在可移动龙门1上的顶部毛刷2、左侧毛刷3、右侧毛刷4；所述伺服驱动器通过三相线与三相伺服电机的编码器电连接；
如图2所示，其伺服驱动器包括DC-DC芯片、电机驱动芯片、电流监测芯片、微处理器，DC-DC芯片外部输入的高压直流电源转变为低压直流电源供电流监测芯片、电机驱动芯片、微处理器使用，电流监测芯片获得到三相电流信息并传输到微处理器内，微处理器将三相电流信息转化为功率信息，并将输出信号输出至电机驱动芯片，所述电流监测芯片采用ACS711芯片，采集U/V/W三相电流信息，所述电机驱动芯片选用MPS生产的FOC控制器MP6570，DC-DC芯片是MPS公司的MP174GJ，微处理器是Microchip公司的PIC16F1788，所述电机驱动芯片上设有输出元件MOSFET管及其预驱动器，用于保护电路。
如图3所示，一种双重闭环的功率跟踪全自动接触式洗车机控制方法，包括以下步骤：
S10、车辆驶入可移动龙门1内，自带编码器的三相伺服电机驱动顶部毛刷2上下垂直移动，驱动左侧毛刷3、右侧毛刷4分别左右水平移动；
S20、通过伺服驱动器获取三个三相伺服电机的三相电流信息，并将三相电流信息转化为功率信息，通过编码器分别获取三个三相伺服电机转子的实时位置信息，其中伺服驱动器包括DC-DC芯片、电机驱动芯片、电流监测芯片、微处理器，电流监测芯片采用ACS711芯片，采集U/V/W三相电流信息，电机驱动芯片搭载输出元件MOSFET管及其预驱动器，保护电路，外接三相线驱动伺服电机。
其DC-DC芯片外部输入的高压直流电源转变为低压直流电源供电流监测芯片、电机驱动芯片、微处理器使用，电流监测芯片获得到三相电流信息并传输到微处理器内，微处理器将三相电流信息转化为功率信息，并将输出信号输出至电机驱动芯片分别控制三个三相伺服电机动作；
伺服电机驱动器的内部结构如图2所示，伺服电机的编码器接入驱动器的编码器接口，伺服电机的三相线分别接入驱动器对应的接口；由于伺服电机内部三相星形连接，因此，使用两个电流监测芯片即可获取三相电流信息；通过编码器可以获取电机转子的实时位置信息，以控制电机转动；
S30、微处理器将三个三相伺服电机的三相电流信息转化为三个功率信息，通过电流PID控制输出功率，通过位置PID控制电机换相，将输出信号输出至电机驱动芯片控制伺服电机动作，以此使毛刷沿车身轨迹运动，实现洗车机的功率跟踪，完成车辆清洗过程。
其中将三个功率信息与预先设定的三个设定功率值进行比较，当若当前功率值大于设定功率值，则表示毛刷过于紧贴车身，则通过功率闭环与位置闭环使毛刷远离车身；反之，则使毛刷贴近车身。
采用上述实施例的控制方法，顶部毛刷2沿车身顶部清洁，两侧毛刷沿车身两次清洁，达到整车清洁的目的。
以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种双重闭环的功率跟踪接触式洗车机控制装置，其特征在于，包括可移动龙门(1)、自带编码器的三相伺服电机、伺服驱动器和安装在可移动龙门(1)上的顶部毛刷(2)、左侧毛刷(3)、右侧毛刷(4)；所述伺服驱动器通过三相线与三相伺服电机的编码器电连接；
所述伺服驱动器包括DC-DC芯片、电机驱动芯片、电流监测芯片、微处理器，DC-DC芯片外部输入的高压直流电源转变为低压直流电源供电流监测芯片、电机驱动芯片、微处理器使用，电流监测芯片获得到三相电流信息并传输到微处理器内，微处理器将三相电流信息转化为功率信息，并将输出信号输出至电机驱动芯片。
2.根据权利要求1所述的一种双重闭环的功率跟踪接触式洗车机控制装置，其特征在于，所述电流监测芯片采用ACS711芯片，采集U/V/W三相电流信息。
3.根据权利要求1所述的一种双重闭环的功率跟踪接触式洗车机控制装置，其特征在于，所述电机驱动芯片选用MPS生产的FOC控制器MP6570。
4.根据权利要求3所述的一种双重闭环的功率跟踪接触式洗车机控制装置，其特征在于，所述电机驱动芯片上设有输出元件MOSFET管及其预驱动器。
5.一种双重闭环的功率跟踪全自动接触式洗车机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、车辆驶入可移动龙门(1)内，自带编码器的三相伺服电机驱动顶部毛刷(2)上下垂直移动，驱动左侧毛刷(3)、右侧毛刷(4)分别左右水平移动；
S20、通过伺服驱动器获取三个三相伺服电机的三相电流信息，并将三相电流信息转化为功率信息，通过编码器分别获取三个三相伺服电机转子的实时位置信息，伺服驱动器根据功率信息、实时位置信息以及设定闭环功率值形成电流闭环和位置闭环；
S30、通过调节三个三相伺服电机的电流闭环与位置闭环来控制刷头的运动轨迹，实现洗车机的功率跟踪，从而按照车型完整清洗车身。
6.根据权利要求5所述的一种双重闭环的功率跟踪全自动接触式洗车机控制方法，其特征在于，所述电流闭环的具体步骤为:电流监测芯片获得到三相电流信息并传输到微处理器内，微处理器将三相电流信息转化为功率信息，并将功率信息与设定功率值进行比较，从而控制三相伺服电机远离或贴近车身；远离或贴近车身后实时获取三相电流信息，进而重复上述步骤，形成电流闭环。
7.根据权利要求6所述的一种双重闭环的功率跟踪全自动接触式洗车机控制方法，其特征在于，上述功率信息与设定功率值的比较过程为：若功率信息小于设定值，则控制三相伺服电机贴近车身，若功率信息大于设定值，则控制三相伺服电机远离车身。
8.根据权利要求6所述的一种双重闭环的功率跟踪全自动接触式洗车机控制方法，其特征在于，所述位置闭环的具体步骤为：通过编码器获取三相伺服电机转子的实时位置信息，通过位置PID控制电机换相；换相后再重复上述步骤，进而形成位置闭环。
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