CN113179051B - 一种驻车执行器软开关控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种驻车执行器软开关控制方法，包括：获取驻车执行器输出轴的位置，并与驻车执行器执行的目标位置进行差值计算，得到的差值输入到PID控制器；PID控制器根据输入差值产生一定占空比的脉冲宽度调制信号PWM_0；PWM_0经过斜率控制模块处理，输出占空比以固定步长进行递增或递减的脉冲宽度调制信号PWM_1；在电机关断时，还检测直流电机输入端电压，电机输入端电压设置直流电源电压的利用率；脉冲宽度调制信号PWM_1输入到MOSFET全桥电路中，控制减缓MOSFET全桥电路输出电压的变化，MOSFET全桥电路输出电压作为直流电机的输入端电压，直流电机控制驻车执行器执行动作，有效的降低了启动和关断过程的电压、电流波动问题，降低电压抬升的情况。

Description

一种驻车执行器软开关控制方法
技术领域
本发明涉及驻车执行器控制领域，特别涉及一种驻车执行器软开关控制方法。
背景技术
驻车执行器是由直流电机作为驱动，控制驻车棘爪执行驻车和解除驻车动作，为实现高度集成化，一般将驻车执行器的控制器集成到主驱动电机控制器中，驻车控制器与电机控制器共用一套12V低压电源。而驻车执行器的直流电机在启动和关断瞬间会对12V低压电源造成较大的电压、电流冲击，如在启动瞬间会将低压电源电压拉低且产生较大的电流，而在关断时，又会造成电压的抬升。
驻车执行器开关动作会对整个控制器的电源造成影响，因此设计驻车执行器的软启动和软关断动作的控制方法显得尤为重要。
专利文献（公开号：CN103219928A）公开了一种直流电机软启动器及其软启动方法，通过实时采集启动时的电流变化，闭环调节输出占空比，来降低启动电流；在占空比达到100%以后，由单片机经启动绕组工作状态切换到IGBT工作状态，电机进入额定运行状态。
上述方案对于直流电机的软启动主要适用于大型直流电机，控制装置及方法较为复杂，需要额外的启动绕组电路；采用的是电流闭环控制方法，而驻车执行器的控制只需要对输出轴的位置进行控制，不需要额外的电流闭环控制。
现有技术的方法受限于控制装置的使用，对于驻车执行器上无启动绕组也没有精确的电流采样电路，这种方法并不适用于驻车执行器直流电机短时、快速的开关动作。
发明内容
本发明目的是：提供一种驻车执行器软开关控制方法，通过改变直流电压利用率，输出占空比的变化率及PID控制配合控制的方法来降低启动电流及电压的跌落，同时也能有效降低关断时候的电压抬升现象。
本发明的技术方案是：
一种驻车执行器软开关控制方法，包括：
S1、获取驻车执行器输出轴的位置，并与驻车执行器执行的目标位置进行差值计算，得到的差值输入到PID控制器；PID控制器根据输入差值产生一定占空比的脉冲宽度调制信号PWM_0；
S2、PID控制器输出的脉冲宽度调制信号PWM_0，经过斜率控制模块，即SLOP模块处理，输出占空比以固定步长进行递增或递减的脉冲宽度调制信号PWM_1；
S3、脉冲宽度调制信号PWM_1输入到MOSFET全桥电路中，控制减缓MOSFET全桥电路输出电压的变化，MOSFET全桥电路输出电压作为直流电机的输入端电压，直流电机控制驻车执行器执行动作。
优选的，步骤S2中，在直流电机启动时，脉冲宽度调制信号PWM_1的占空比以固定步长进行递增；在直流电机关断时，脉冲宽度调制信号PWM_1的占空比以固定步长进行递减。
优选的，在直流电机启动时，脉冲宽度调制信号PWM_1的占空比递增到脉冲宽度调制信号PWM_0的100%时，斜率控制模块不再作用。
优选的，在直流电机关断时，还检测直流电机输入端电压，根据直流电机输入端电压设置直流电源电压的利用率，直流电源电压乘以电压利用率作为MOSFET全桥电路的输入电压，使得直流电机关断时产生的反电势不大于输入端电压。
优选的，所述PID控制器，在控制过程中尽量减小出现与直流电机转速方向相反的控制扭矩，导致出现发电电流。
优选的，所述驻车执行器输出轴的位置，由霍尔位置传感器采集获取。
本发明的优点是：
1．本发明提出的驻车执行器软开关控制方法，根据驻车执行器位置传感器反馈输出轴的位置来实现闭环控制，启动和关断过程通过降低输出占空比的变化率，有效的降低了启动和关断过程的电压、电流波动问题；
2．本发明同时利用了电压利用率及占空比变化率来配合PID控制器控制直流电机，能有效降低关断时候的电压抬升现象。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的驻车执行器软开关控制方法的控制框图。
具体实施方式
在控制驻车执行器的直流电机启动瞬间，直流电机相当于堵转状态，如果直接加载满占空比，电源电压全部输入到电机端，会产生较大的瞬间堵转电流。如果在直流电机启动时，将PID控制器输出的占空比设置slop步长递增，使输入到电机端的电压以一定斜率上升，可以有效减少启动时刻的瞬间堵转电流。
在直流电机关断时，由于驻车执行器电机在做减速动作，反电势大于直流电压时，会造成直流电压被抬升的现象，这时如果采用限制输入电机端电压的方法，使反电势不大于直流电压，可以降低电压抬升的情况。
基于以上的设计思路，如图1所示，本发明所提出的的驻车执行器软开关控制方法，包括：
S1、霍尔位置传感器采集获取驻车执行器输出轴的位置，并与驻车执行器执行的目标位置进行差值计算，得到的差值输入到PID控制器；PID控制器根据输入差值产生一定占空比的脉冲宽度调制信号PWM_0；
S2、PID控制器输出的脉冲宽度调制信号PWM_0，经过斜率控制模块处理，输出占空比以固定步长进行递增或递减的脉冲宽度调制信号PWM_1；其中：
在直流电机启动时，脉冲宽度调制信号PWM_1的占空比以固定步长进行递增；脉冲宽度调制信号PWM_1的占空比递增到脉冲宽度调制信号PWM_0的100%时，斜率控制模块不再作用。
在直流电机关断时，脉冲宽度调制信号PWM_1的占空比以固定步长进行递减，同时还检测直流电机输入端电压，根据直流电机输入端电压设置直流电源电压的利用率，直流电源电压乘以电压利用率作为MOSFET全桥电路的输入电压，使得直流电机关断时产生的反电势不大于输入端电压。
S3、脉冲宽度调制信号PWM_1输入到MOSFET全桥电路中，控制减缓MOSFET全桥电路输出电压的变化，MOSFET全桥电路输出电压作为直流电机的输入端电压，直流电机控制驻车执行器执行动作。
本发明的所述PID控制器在控制过程中应尽量减小出现与直流电机转速方向相反的控制扭矩，导致出现发电电流。因此需要对PID控制器的控制进行约束，PID控制参数需满足上述的约束条件。
本发明提出的驻车执行器软开关控制方法，利用了占空比以固定步长进行递增或递减的脉冲宽度调制信号，来配合PID控制器控制直流电机，有效的降低了启动和关断过程的电压、电流波动问题。同时结合利用电源电压利用率，也能有效降低关断时候的电压抬升现象。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种驻车执行器软开关控制方法，其特征在于，控制方法属于单一位置环控制，包括：
S1、获取驻车执行器输出轴的位置，并与驻车执行器执行的目标位置进行差值计算，得到的差值输入到PID控制器；PID控制器根据输入差值产生一定占空比的脉冲宽度调制信号PWM_0；
S2、PID控制器输出的脉冲宽度调制信号PWM_0，经过斜率控制模块处理，输出占空比以固定步长进行递增或递减的脉冲宽度调制信号PWM_1；在直流电机启动时，脉冲宽度调制信号PWM_1的占空比以固定步长进行递增；在直流电机关断时，脉冲宽度调制信号PWM_1的占空比以固定步长进行递减；
在直流电机关断时，还检测直流电机输入端电压，根据直流电机输入端电压设置直流电源电压的利用率，直流电源电压乘以电压利用率作为MOSFET全桥电路的输入电压，使得直流电机关断时产生的反电势不大于输入端电压；
所述PID控制器，在控制过程中尽量减小出现与直流电机转速方向相反的控制扭矩，防止出现发电电流；
S3、脉冲宽度调制信号PWM_1输入到MOSFET全桥电路中，控制减缓MOSFET全桥电路输出电压的变化，MOSFET全桥电路输出电压作为直流电机的输入端电压，直流电机控制驻车执行器执行动作。
2.根据权利要求1所述的驻车执行器软开关控制方法，其特征在于，在直流电机启动时，脉冲宽度调制信号PWM_1的占空比递增到脉冲宽度调制信号PWM_0的100%时，斜率控制模块不再作用。
3.根据权利要求1所述的驻车执行器软开关控制方法，其特征在于，所述驻车执行器输出轴的位置，由霍尔位置传感器采集获取。
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Pledgee: Bank of Communications Ltd. Shanghai Minhang branch

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