CN113721552A - 一种变距伺服机构寻零控制算法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种变距伺服机构寻零控制算法，该算法包括：判断飞控计算机是否为正常上电状态，若不是，则获取当前飞控系统的位置指令，执行变距伺服控制；若是，则变距伺服机构在正常上电状态位保持预设上电时长；执行外伸指令预设外伸时长；执行回缩指令；判断变距伺服机构是否达到回缩极限状态，若是，则执行寻零控制操作；否则判断变距伺服机构的回缩时长是否大于预设的最大回缩时长，若是，则进入寻零超时控制状态；否则返回上一步继续执行回缩指令。应用本发明的技术方案，能够解决现有技术中变距伺服机构上电后无法针对飞控计算机正常上电或异常上电状态进行区分以准确寻零导致变距伺服控制机构控制可靠性降低的技术问题。

Description

一种变距伺服机构寻零控制算法
技术领域
本发明涉及系统控制和优化技术领域，尤其涉及一种变距伺服机构寻零控制算法。
背景技术
对于变桨距用直线输出型永磁同步电机而言，其上电寻零是其所用电机的一项需配备的功能。只有获取到准确的零位信息，并准确转到零位位置，实现准确寻零功能，才能进一步考虑后续控制作用。但是在实际应用中，上电后如何根据准确的控制指令进行寻零，避免飞控计算机异常断电或是发生其它状况断电又重新上电后变桨距保持原有位置信息，不因重新寻零导致变桨距直线输出的位置信息异常是实际控制过程中的难点和重点。
发明内容
本发明提供了一种变距伺服机构寻零控制算法，能够解决现有技术中变距伺服机构上电后无法针对飞控计算机正常上电或异常上电状态进行区分以准确寻零导致变距伺服控制机构控制可靠性降低的技术问题。
本发明提供了一种变距伺服机构寻零控制算法，该变距伺服机构寻零控制算法包括：根据飞控系统上电状态中的自检指令状态位判断飞控计算机是否为正常上电状态，若飞控计算机不是正常上电状态，则获取当前飞控系统的位置指令，执行变距伺服控制；若飞控计算机是正常上电状态，则变距伺服机构在正常上电状态位保持预设上电时长；执行外伸指令预设外伸时长；执行回缩指令；判断变距伺服机构是否达到回缩极限状态，若变距伺服机构达到回缩极限状态，则执行寻零控制操作；若变距伺服机构未达到回缩极限状态，则判断变距伺服机构的回缩时长是否大于预设的最大回缩时长，若变距伺服机构的回缩时长大于预设的最大回缩时长，则进入寻零超时控制状态；若变距伺服机构的回缩时长不大于预设的最大回缩时长，则返回上一步继续执行回缩指令。
进一步地，若变距伺服机构达到回缩极限状态，则执行寻零控制操作具体包括：给定位置控制指令为零，设定最大回零电流，对回零速度指令进行PID 控制；判断回零时长是否超过最大回零时长，若回零时长超过最大回零时长，则进入寻零超时控制状态；若回零时长未超过最大回零时长，则判断回零时长是否超过预设回零时长，若回零时长超过预设回零时长，则将控制电流设定为正常模式的最大电流后，进行位置误差判断；若回零时长未超过预设回零时长，则直接进行位置误差判断。
进一步地，位置误差判断具体包括：判断当前位置和给定的零位指令的误差是否小于设定误差，若当前位置和给定的零位指令的误差小于设定误差，则回零成功，执行变距伺服控制，同时设定回零状态为“正常回零”；若当前位置和给定的零位指令的误差不小于设定误差，则返回给定位置控制指令为零，设定最大回零电流，对回零速度指令进行PID控制。
进一步地，变距伺服控制通过PID控制算法根据当前飞控系统的位置指令对位置进行控制。
进一步地，寻零超时控制状态通过系统状态上报回零失败状态，并进入低功耗自锁模式。
进一步地，在执行外伸指令时，外伸速度设定为最大外伸速度。
进一步地，在执行回缩指令时，回缩速度设定为最大回缩速度，同时将最大电流调整到预设电流值。
进一步地，回缩极限状态为回缩转速持续0.5s小于0.05rpm。
进一步地，设定误差为0.1mm。
应用本发明的技术方案，提供了一种变距伺服机构寻零控制算法，该变距伺服机构寻零控制算法通过对飞控计算机的正常上电或异常上电状态进行区分，能够实现正常上电状态下自动寻零，异常上电状态下执行变距伺服控制。通过该寻零控制算法提高了变距伺服机构的可靠性并提升了伺服系统的控制水平。与现有技术相比，本发明的技术方案能够解决现有技术中变距伺服机构上电后无法针对飞控计算机正常上电或异常上电状态进行区分以准确寻零导致变距伺服控制机构控制可靠性降低的技术问题。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明的具体实施例提供的变距伺服机构寻零控制算法的流程示意图；
图2示出了根据本发明的具体实施例提供的寻零控制操作的流程示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
如图1所示，根据本发明的具体实施例提供了一种变距伺服机构寻零控制算法，该变距伺服机构寻零控制算法包括：根据飞控系统上电状态中的自检指令状态位判断飞控计算机是否为正常上电状态，若飞控计算机不是正常上电状态，则获取当前飞控系统的位置指令，执行变距伺服控制；若飞控计算机是正常上电状态，则变距伺服机构在正常上电状态位保持预设上电时长；执行外伸指令预设外伸时长；执行回缩指令；判断变距伺服机构是否达到回缩极限状态，若变距伺服机构达到回缩极限状态，则执行寻零控制操作；若变距伺服机构未达到回缩极限状态，则判断变距伺服机构的回缩时长是否大于预设的最大回缩时长，若变距伺服机构的回缩时长大于预设的最大回缩时长，则进入寻零超时控制状态；若变距伺服机构的回缩时长不大于预设的最大回缩时长，则返回上一步继续执行回缩指令。
应用此种配置方式，提供了一种变距伺服机构寻零控制算法，该变距伺服机构寻零控制算法通过对飞控计算机的正常上电或异常上电状态进行区分，能够实现正常上电状态下自动寻零，异常上电状态下执行变距伺服控制。通过该寻零控制算法提高了变距伺服机构的可靠性并提升了伺服系统的控制水平。与现有技术相比，本发明的技术方案能够解决现有技术中变距伺服机构上电后无法针对飞控计算机正常上电或异常上电状态进行区分以准确寻零导致变距伺服控制机构控制可靠性降低的技术问题。
进一步地，在本发明中，为了实现变距伺服机构的寻零控制，首先根据飞控系统上电状态中的自检指令状态位判断飞控计算机是否为正常上电状态，若飞控计算机不是正常上电状态，则获取当前飞控系统的位置指令，执行变距伺服控制；若飞控计算机是正常上电状态，则变距伺服机构在正常上电状态位保持预设上电时长。
在本发明中，正常上电状态即飞控计算机自检后再启动控制流程的状态，异常上电状态即表示断电后异常启动的状态，即没有进行自检而直接控制的状态。通过对飞控计算机正常上电状态或异常上电状态的判断来确定后续变距伺服机构的执行指令。若判断为异常上电状态，即误断电操作，则变距伺服机构上电后依据当前控制指令执行变距伺服控制，而不进行上电寻零的操作，进而防止异常断电后变距伺服机构重新进行寻零导致伺服机构失控。若判断为正常上电，则变距伺服机构在正常上电状态位保持预设上电时长。
作为本发明的一个具体实施例，可通过上电状态校验函数对飞控系统上电状态进行判断。变距伺服机构在控制过程中通讯周期为0.5ms，在正常上电状态位保持100ms，即保持200个周期后进入后续的寻零过程。
此外，在本发明中，在变距伺服机构在正常上电状态位保持预设上电时长后，执行外伸指令预设外伸时长。作为本发明的一个具体实施例，在执行外伸指令时，外伸速度设定为最大外伸速度。在该实施例中，预设外伸时长可设置为500ms。
进一步地，在本发明中，在执行外伸指令预设外伸时长后，执行回缩指令。作为本发明的一个具体实施例，在执行回缩指令时，将回缩速度设定为最大回缩速度，同时将最大电流调整到预设电流值。在该实施例中，预设电流值为0.5A。
此外，在本发明中，在执行回缩指令后，依据伺服机构限位来确定回缩状态是否继续执行，即判断变距伺服机构是否达到回缩极限状态，若变距伺服机构达到回缩极限状态，则执行寻零控制操作；若变距伺服机构未达到回缩极限状态，则判断变距伺服机构的回缩时长是否大于预设的最大回缩时长，若变距伺服机构的回缩时长大于预设的最大回缩时长，则进入寻零超时控制状态；若变距伺服机构的回缩时长不大于预设的最大回缩时长，则返回上一步继续执行回缩指令。
作为本发明的一个具体实施例，回缩极限状态为回缩转速持续0.5s小于0.05rpm，预设的最大回缩时长为15s。
进一步地，在本发明中，寻零超时控制状态通过系统状态上报回零失败状态，并进入低功耗自锁模式。
此外，在本发明中，若变距伺服机构达到回缩极限状态，则执行寻零控制操作具体包括：给定位置控制指令为零，设定最大回零电流，对回零速度指令进行PID控制；判断回零时长是否超过最大回零时长，若回零时长超过最大回零时长，则进入寻零超时控制状态；若回零时长未超过最大回零时长，则判断回零时长是否超过预设回零时长，若回零时长超过预设回零时长，则将控制电流设定为正常模式的最大电流后，进行位置误差判断；若回零时长未超过预设回零时长，则直接进行位置误差判断。
作为本发明的一个具体实施例，最大回零电流设置为2A，最大回零时长设置为5s，预设回零时长设置为1s，正常模式的最大电流设置为1A。
进一步地，在本发明中，位置误差判断具体包括：判断当前位置和给定的零位指令的误差是否小于设定误差，若当前位置和给定的零位指令的误差小于设定误差，则回零成功，执行变距伺服控制，同时设定回零状态为“正常回零”；若当前位置和给定的零位指令的误差不小于设定误差，则返回给定位置控制指令为零，设定最大回零电流，对回零速度指令进行PID控制。
作为本发明的一个具体实施例，设定误差设置为0.1mm。
此外，在本发明中，变距伺服控制通过PID控制算法根据当前飞控系统的位置指令对位置进行控制。
本发明变距伺服机构寻零控制算法可通过对伺服机构的控制，可实现正常上电执行回零，异常上电执行正常伺服控制的操作，提升了变距伺服机构控制的智能化水平。通过寻零控制函数进行变距伺服机构的寻零，寻零控制函数中包含了外伸、回缩、寻零控制、伺服控制和寻零超时五个控制状态。通过分析设定算法特征量构建寻零控制算法的寻零控制策略，并通过反馈数据进行分析得到当前系统的寻零控制准确度的量化表征，并基于量化表征进行准确寻零控制。
应用本发明的技术方案，提供了一种变距伺服机构寻零控制算法，该变距伺服机构寻零控制算法通过对飞控计算机的正常上电或异常上电状态进行区分，能够实现正常上电状态下自动寻零，异常上电状态下执行变距伺服控制。通过该寻零控制算法提高了变距伺服机构的可靠性并提升了伺服系统的控制水平。与现有技术相比，本发明的技术方案能够解决现有技术中变距伺服机构上电后无法针对飞控计算机正常上电或异常上电状态进行区分以准确寻零导致变距伺服控制机构控制可靠性降低的技术问题。
综上所述，本发明提供了一种变距伺服机构寻零控制算法，该变距伺服机构寻零控制算法通过对飞控计算机的正常上电或异常上电状态进行区分，能够实现正常上电状态下自动寻零，异常上电状态下执行变距伺服控制。通过该寻零控制算法提高了变距伺服机构的可靠性并提升了伺服系统的控制水平。与现有技术相比，本发明的技术方案能够解决现有技术中变距伺服机构上电后无法针对飞控计算机正常上电或异常上电状态进行区分以准确寻零导致变距伺服控制机构控制可靠性降低的技术问题。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种变距伺服机构寻零控制算法，其特征在于，所述变距伺服机构寻零控制算法包括：
根据飞控系统上电状态中的自检指令状态位判断飞控计算机是否为正常上电状态，若飞控计算机不是正常上电状态，则获取当前飞控系统的位置指令，执行变距伺服控制；若飞控计算机是正常上电状态，则变距伺服机构在正常上电状态位保持预设上电时长；
执行外伸指令预设外伸时长；
执行回缩指令；
判断所述变距伺服机构是否达到回缩极限状态，若所述变距伺服机构达到回缩极限状态，则执行寻零控制操作；若所述变距伺服机构未达到回缩极限状态，则判断所述变距伺服机构的回缩时长是否大于预设的最大回缩时长，若所述变距伺服机构的回缩时长大于预设的最大回缩时长，则进入寻零超时控制状态；若所述变距伺服机构的回缩时长不大于预设的最大回缩时长，则返回上一步继续执行回缩指令。
2.根据权利要求1所述的变距伺服机构寻零控制算法，其特征在于，若所述变距伺服机构达到回缩极限状态，则执行寻零控制操作具体包括：
给定位置控制指令为零，设定最大回零电流，对回零速度指令进行PID控制；
判断回零时长是否超过最大回零时长，若回零时长超过最大回零时长，则进入所述寻零超时控制状态；若回零时长未超过最大回零时长，则判断回零时长是否超过预设回零时长，若回零时长超过预设回零时长，则将控制电流设定为正常模式的最大电流后，进行位置误差判断；若回零时长未超过预设回零时长，则直接进行位置误差判断。
3.根据权利要求2所述的变距伺服机构寻零控制算法，其特征在于，所述位置误差判断具体包括：
判断当前位置和给定的零位指令的误差是否小于设定误差，若当前位置和给定的零位指令的误差小于设定误差，则回零成功，执行所述变距伺服控制，同时设定回零状态为“正常回零”；若当前位置和给定的零位指令的误差不小于设定误差，则返回给定位置控制指令为零，设定最大回零电流，对回零速度指令进行PID控制。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的变距伺服机构寻零控制算法，其特征在于，所述变距伺服控制通过PID控制算法根据当前飞控系统的位置指令对位置进行控制。
5.根据权利要求1所述的变距伺服机构寻零控制算法，其特征在于，所述寻零超时控制状态通过系统状态上报回零失败状态，并进入低功耗自锁模式。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的变距伺服机构寻零控制算法，其特征在于，在执行所述外伸指令时，外伸速度设定为最大外伸速度。
7.根据权利要求1所述的变距伺服机构寻零控制算法，其特征在于，在执行所述回缩指令时，回缩速度设定为最大回缩速度，同时将最大电流调整到预设电流值。
8.根据权利要求1所述的变距伺服机构寻零控制算法，其特征在于，所述回缩极限状态为回缩转速持续0.5s小于0.05rpm。
9.根据权利要求3所述的变距伺服机构寻零控制算法，其特征在于，所述设定误差为0.1mm。
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