CN110928229B - 送丝机控制方法、控制器及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种送丝机控制方法、控制器及存储介质。该方法包括：控制器间隙输出高频驱动信号，其中，高频驱动信号的频率大于20KHz；控制器在未输出高频驱动信号期间采样电机的反电动势；控制器根据反电动势调整高频驱动信号。本发明实施例通过间隙输出高频驱动信号，提高了电机的驱动频率，从而避免了电机产生噪音；在不输出高频驱动信号的间隙时间内采集电机的反电动势，因为该间隙时间可调，因而可以避开关断尖峰时间，获取到稳定的反电动势信号；同时因为采用了更高频率的驱动信号，因而基于上一周期的驱动信号对下一个周期的驱动信号的调整速度更加及时，即提高了电机的驱动信号的更新速度，从而提高了电机的动态响应性能。

Description

送丝机控制方法、控制器及存储介质

技术领域

本发明实施例涉及焊接电源领域，尤其涉及一种送丝机控制方法、控制器及存储介质。

背景技术

随着焊接电源的数字化的普及，焊接电源的性能得到大幅度的提升，而对于送丝机的要求也越来越高。现有的送丝机反电动势反馈法控制送丝机的方法是利用驱动的死区时间对反电动势进行采样的，为了获取稳定可靠的反电动势电压，送丝机控制功率管的驱动频率不能太高，这就带来了两个问题，一方面驱动频率偏低，送丝机工作时就会产生噪音，另一方面驱动频率低则送丝机调节速度就慢，导致送丝机的动态响应就慢。

发明内容

本发明实施例提供一种送丝机控制方法、控制器及存储介质，以实现高频驱动电机，降低送丝机的工作噪音并提升送丝机的动态响应性能。

第一方面，本发明实施例提供了一种送丝机控制方法，所述送丝机设置有电机，所述电机设置有控制器，所述方法包括：

所述控制器间隙输出高频驱动信号，其中，所述高频驱动信号的频率大于20KHz；

所述控制器在未输出所述高频驱动信号期间采样所述电机的反电动势；

所述控制器根据所述反电动势调整所述高频驱动信号。

第二方面，本发明实施例还提供了一种送丝机控制器，所述送丝机设置有电机，所述控制器电连接所述电机，所述控制器包括：

定时器，用于间隙输出高频驱动信号，按照所述预设间隙时间生成高频驱动信号，以及响应所述目标转速信号生成目标驱动信号；

模数转换器，用于在预设间隙时间内采样所述电机的反电动势；

处理器，用于根据所述反电动势调整所述高频驱动信号。

第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明任一实施例所述的送丝机控制方法。

本发明实施例通过控制器间隙输出高频驱动信号，使得电机得到比常规控制方式下高很多的驱动频率，因而电机工作时不会产生噪音；通过在不输出高频驱动信号的间隙时间内采集电机的反电动势，因为该间隙时间可调，因而可以根据电机的最大工作频率确定电机在关闭瞬间产生的关断尖峰，从而可以避开该关断尖峰时间，获取到更加稳定的反电动势信号；将获取到的反电动势信号作为反馈信号，通过闭环控制，得到调整后的驱动信号，控制器输出对应于该频率的驱动信号，从而实现对电机转速的调节。本发明实施例，通过间隙输出高频驱动信号，提高了电机的驱动频率，从而避免了电机产生噪音，解决了常规控制方式下电机产生噪音的问题；同时因为采用了更高频率的驱动信号，因而基于上一周期的驱动信号对下一个周期的驱动信号的调整速度更加及时，即提高了电机的驱动信号的更新速度，从而大大提高了电机的动态响应性能。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种送丝机控制方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的控制信号的时序示意图；

图3是本发明实施例提供的一种送丝机控制器的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为本发明实施例提供的一种送丝机控制方法的流程图，本实施例可适用于高频驱动电机工作的情况，该方法可以由电机的控制器来执行，该方法具体包括如下步骤：

S110、所述控制器间隙输出高频驱动信号，其中，所述高频驱动信号的频率大于20KHz。

其中，送丝机设置有驱动部件和控制部件，通常，采用电机作为驱动部件，电机的转速表征了送丝机的送丝速度。控制器输出相应的驱动信号来控制电机按照对应的驱动信号进行工作。间隙输出高频驱动信号，是指控制器所输出的高频驱动信号的过程不是连续的，而是间隙进行的，即按照一定的时间间隔生成相应的高频驱动信号。高频驱动信号用于控制电机进行高速转动，以配合高标准的焊接电源，满足高速送丝的要求。高频驱动信号需要按照精准的时钟信号进行输出。可选的，可以使用单片机作为控制器的主控单元，通过控制单片机的比较器按照设定的计时程序生成时钟信号，通过控制单片机的定时器生成相应的高频驱动信号。

具体地，本实施例中的高频驱动信号可以通过以下方式生成：

第一定时器输出信号至第一比较器，所述第一比较器生成交替的更新中断信号和比较中断信号，其中，所述比较中断信号的生成时间与未输出所述高频驱动信号的间隙时间同步；

所述控制器的第二定时器响应所述更新中断信号生成高频驱动信号，以及响应所述比较中断信号关闭所述高频驱动信号，所述高频驱动信号用于驱动所述电机按照当前转速工作。

其中，控制器设置有两个定时器，分别为第一定时器和第二定时器，其中，第一定时器用于生成中断信号，第二定时器用于根据第一定时器的中断信号生成或关闭高频驱动信号。本实施例中，第一定时器通过所设置的比较器输出相应的中断信号，其中，第一比较器用于交替输出更新中断信号和比较中断信号，在第一比较器生成更新中断信号时，第二定时器按照既定频率生成高频驱动信号；在第一比较器生成比较中断时，第二定时器停止运行，即停止输出高频驱动信号，此时电机依靠惯性工作。当下一个更新中断信号到来时，第二定时器输出该周期内的高频驱动信号，以此，实现控制器间隙输出高频驱动信号。

在第二定时器输出高频驱动信号期间，电机按照该高频驱动信号进行工作，高速转动。本实施例控制方法，可以将控制送丝机功率管的驱动频率提高到20KHz以上，而现有的控制方法中，在驱动频率偏高的情况下死区时间不能保证反电动势的可靠采样，特别是送丝机负载重的情况下，因而，为了得到可靠的反电动势，电机的驱动频率通常不超过1KHz，可以看出，本实施例方法极大地提高了电机的工作频率，从而实现电机的无噪音工作。

S120、所述控制器在未输出所述高频驱动信号期间采样所述电机的反电动势。

其中，间隙时间可以根据电机的型号进行具体设定，即本实施例中的间隙时间是可调的，因而可以避开送丝机的关断尖峰，获取到更稳定的电机反电动势。电机的反电动势反映了电机的当前转速，也即反映了送丝机的送丝速度。当电机型号确定后，反电动势与电机转速的转换关系便可以确定，因而，通过采样电机的反电动势可以对电机的转速进行动态调节。本实施例中，为了避开电机的开关信号所造成的反电动势关断尖峰，需要设置延迟时间，即需要在尖峰信号通过以后再采样反电动势信号。不同制造工艺的电机所具有的反电动势尖峰信号的持续时间不尽相同，而在电机型号确定的情况下，该反电动势尖峰信号的持续时间与该电机的最大工作电流相关，因而根据电机的最大工作电流通过计算便可以得到该反电动势尖峰信号的具体时长，从而根据该时长可以确定采样反电动势的开始时间。可选的，本实施例中，采样电机的反电动势的具体方法如下：

所述第一定时器输出信号至第二比较器，所述第二比较器按照预设延迟时间响应所述比较中断信号生成采样触发信号；

所述控制器的模数转换器响应所述采样触发信号采样所述电机的反电动势。

其中，控制器的第一定时器还设置有第二比较器，第二比较器用于生成ADC触发信号，第二比较器按照预设的计数时长生成ADC触发信号，当生成该ADC触发信号时，电机的反电动势尖峰信号已经通过，此时控制器中的ADC采样器开始采样电机的反电动势，得到平稳的反电动势信号。

S130、所述控制器根据所述反电动势调整所述高频驱动信号。

其中，控制器根据采样的反电动势信号计算得到电机的当前转速信号，通过将当前转速信号与设定转速信号进行PID运算，得到目标转速信号，基于该目标转速信号更新下一周期的高频驱动脉宽来更新电机的转速，实现对送丝速度的更新。

具体地，调整高频驱动信号的过程包括：

所述控制器的处理器根据所述反电动势生成当前转速信号；

所述处理器将所述当前转速信号和电机的预设转速信号作为PID算法模块的输入信号，通过所述PID算法模块生成目标转速信号；

所述控制器的第二定时器根据所述目标转速信号生成目标驱动信号。

其中，控制器的处理器对采样到的反电动势进行处理、计算后，便得到电机的当前转速信号。处理器通过将该当前转速信号与设定转速信号进行PID运算，生成目标转速信号，进而得到目标驱动信号，控制器的第二定时器调整驱动信号的脉冲宽度，来调整输出的高频驱动信号的驱动频率，并输出该目标驱动信号，从而实现对电机驱动的闭环控制，即实现了对送丝机的送丝速度的闭环控制。

下面结合附图对控制信号的生成过程以及高频驱动信号的调整过程进行具体介绍，如图2所示为本实施例提供的控制信号的时序示意图，从图2可以看出，第一定时器产生两路比较信号，其中第一比较器用来产生更新中断信号和比较中断信号，第二比较器用来产生ADC的触发信号。在第一定时器的中断处理函数中，当检测到更新中断t1时刻则启动第二定时器运行，从而产生高频驱动信号来驱动电机功率控制管；当检测到比较中断t2时刻则停止第二定时器的运行，因而t2到t4时刻为电机依靠惯性在工作，其中，t2-t3时刻为设置的避开电机的反电动势尖峰信号的时间，在t3时刻通过第二比较器触发ADC采样器开始对电机的反电动势进行采样，从而保证t3-t4期间电机的反电动势稳定可靠；ADC采样器在采样结束则产生ADC中断或产生ADC的DMA中断，在中断函数中可以对采样值进行信号处理，同时对处理后的反电动势信号和送丝速度设定信号进行PID运算，最终的运算结果用于第二定时器更新电机的高频驱动信号，从而实现电机的闭环控制。

本实施例对电机反电动势的采样不受驱动频率的影响，通过程序控制可产生固定的t2-t3时间以及t3-t4时间，从而可以保证电机反电动势采样的可靠性、电机转速的稳定性以及电机的动态响应性能。

该送丝机控制方法的工作原理是：通过间隙输出高频驱动信号，使得电机得以在高频下工作，从而不会产生噪音；同时，因为间隙时间可调，因而可以避开电机的关断尖峰信号，从而获取到更稳定的反电动势；通过对获取的反电动势和设定电机转速进行反馈控制，实现对电机转速的动态调整。

本实施例的技术方案，通过控制器间隙输出高频驱动信号，使得电机得到比常规控制方式下高很多的驱动频率，因而电机工作时不会产生噪音；通过在不输出高频驱动信号的间隙时间内采样电机的反电动势，因为该间隙时间可调，因而可以避开反电动势的关断尖峰信号，获取到更加稳定的反电动势信号；将获取到的反电动势信号作为反馈信号，通过PID运算，得到调整后的转速信号，进而得到调整后的驱动信号，控制器根据该调整后的驱动信号调整驱动信号的脉冲宽度并输出对应于该频率的驱动信号，从而实现对电机转速的调节，也即实现了对送丝机的送丝速度的调节。本发明实施例，通过间隙输出高频驱动信号，提高了电机的驱动频率，从而避免了电机产生噪音，解决了常规控制方式下电机产生噪音的问题；同时因为采用了更高频率的驱动信号，因而基于上一周期的驱动信号对下一个周期的驱动信号的调整速度更加及时，即提高了电机的驱动信号的更新速度，从而大大提高了电机的动态响应性能。

图3为本发明实施例提供的一种送丝机控制器的结构框图，如图3所示，该送丝机控制器包括：定时器310、模数转换器320和处理器330，其中，

定时器310，用于间隙输出高频驱动信号，按照所述预设间隙时间生成高频驱动信号，以及响应所述目标转速信号生成目标驱动信号。

模数转换器320，用于在预设间隙时间内采样所述电机的反电动势。

处理器330，用于根据所述反电动势调整所述高频驱动信号。

可选的，该定时器310包括第一定时器和第二定时器，所述第一定时器包括第一比较器，其中，

所述第一定时器，用于通过所述第一比较器生成交替的更新中断信号和比较中断信号，其中，所述比较中断信号的生成时间与未输出所述高频驱动信号的间隙时间同步；

所述第二定时器，用于响应所述更新中断信号生成高频驱动信号，响应所述比较中断信号关闭所述高频驱动信号，以及响应所述目标转速信号生成目标驱动信号。

可选的，该第一定时器还包括第二比较器，该第一定时器还用于第一定时器还用于通过所述第二比较器按照预设延迟时间响应所述比较中断信号生成采样触发信号，其中，所述预设延迟时间根据所述电机的最大工作电流进行确定。

可选的，在上述技术方案的基础上，处理器330具体用于：

根据所述反电动势生成当前转速信号；

将所述当前转速信号和电机的预设转速信号作为PID算法模块的输入信号，通过所述PID算法模块生成目标转速信号。

根据预设的转换关系将该目标转速信号转换为目标驱动信号；

向第二定时器输出该目标驱动信号。

本发明实施例所提供的送丝机控制器可执行本发明实施例所提供的送丝机控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。本实施例中未详尽描述的内容可以参考本发明方法实施例中的描述。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明实施例提供的送丝机控制方法，该方法包括：

所述控制器间隙输出高频驱动信号，其中，所述高频驱动信号的频率大于20KHz；

所述控制器在未输出所述高频驱动信号期间采样所述电机的反电动势；

所述控制器根据所述反电动势调整所述高频驱动信号。

本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如”C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (5)

1.一种送丝机控制方法，其特征在于，所述送丝机设置有电机，所述电机设置有控制器，所述控制器包括第一定时器、第一比较器、第二定时器和第二比较器，所述方法包括：

所述第一定时器输出信号至所述第一比较器，所述第一比较器生成交替的更新中断信号和比较中断信号，其中，所述比较中断信号的生成时间与未输出高频驱动信号的间隙时间同步；所述高频驱动信号的频率大于20KHz；

所述第二定时器响应所述更新中断信号生成高频驱动信号，以及响应所述比较中断信号关闭所述高频驱动信号，所述高频驱动信号用于驱动所述电机按照当前转速工作；

所述第一定时器输出信号至第二比较器，所述第二比较器按照预设延迟时间响应所述比较中断信号生成采样触发信号，其中，所述预设延迟时间根据所述电机的最大工作电流进行确定；

所述控制器的模数转换器响应所述采样触发信号采样所述电机的反电动势；

所述控制器根据所述反电动势调整所述高频驱动信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制器根据所述反电动势调整所述高频驱动信号，包括：

所述控制器的处理器根据所述反电动势生成当前转速信号；

所述处理器将所述当前转速信号与电机的预设转速信号进行比较，生成目标转速信号；

所述控制器的第二定时器根据所述目标转速信号输出目标驱动信号，所述目标驱动信号用于控制所述电机按照目标转速工作。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述处理器将所述当前转速信号与电机的预设转速信号进行比较，生成目标转速信号，包括：

所述处理器将所述当前转速信号和电机的预设转速信号作为PID算法模块的输入信号，通过所述PID算法模块生成目标转速信号。

4.一种送丝机控制器，其特征在于，所述送丝机设置有电机，所述控制器连接所述电机，所述控制器包括第一定时器和第二定时器，所述第一定时器包括第一比较器和第二比较器，其中，

所述第一定时器，用于通过所述第一比较器生成交替的更新中断信号和比较中断信号，其中，所述比较中断信号的生成时间与未输出高频驱动信号的间隙时间同步；

所述第二定时器，用于响应所述更新中断信号生成高频驱动信号，响应所述比较中断信号关闭所述高频驱动信号，以及响应目标转速信号生成目标驱动信号；

所述第一定时器还用于通过所述第二比较器按照预设延迟时间响应所述比较中断信号生成采样触发信号，其中，所述预设延迟时间根据所述电机的最大工作电流进行确定；

模数转换器，用于在预设间隙时间内采样所述电机的反电动势；

处理器，用于根据所述反电动势调整所述高频驱动信号。

5.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一所述的送丝机控制方法。

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