CN113809954A - 一种直流无刷电机驱动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流无刷电机驱动控制系统，属于电机技术领域，包括采集模块、处理模块和控制模块，采集模块包含内部采集单元和外部采集单元，内部采集单元用于采集直流无刷电机运行时的内部信息集；外部采集单元用于采集直流无刷电机运行时的外部信息集；处理模块包含标记单元和计算单元，标记单元用于对内部信息集和外部信息集中的各项数据进行标记，得到内部标记集和外部标记集；计算单元用于对内部标记集和外部标记集进行计算，得到监测区域的设备系数和环境的影响系数，并根据设备系数和影响系数获取直流无刷电机的运监值；本发明用于解决现有方案中直流无刷电机驱动控制的效果不佳的技术问题。

Description

一种直流无刷电机驱动控制系统

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种直流无刷电机驱动控制系统。

背景技术

无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品；直流电机具有响应快速、较大的起动转矩以及可提供额定转矩的性能。

现有的直流无刷电机驱动控制系统在运行时，没有从电机运行的内部方面和外部方面同时进行监测分析并控制，使得直流无刷电机驱动控制的效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流无刷电机驱动控制系统，解决以下技术问题：如何解决现有方案中直流无刷电机驱动控制的效果不佳的技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种直流无刷电机驱动控制系统，包括采集模块、处理模块和控制模块，采集模块包含内部采集单元和外部采集单元，内部采集单元用于采集直流无刷电机运行时的内部信息集；外部采集单元用于采集直流无刷电机运行时的外部信息集；处理模块包含标记单元和计算单元，标记单元用于对内部信息集和外部信息集中的各项数据进行标记，得到内部标记集和外部标记集；计算单元用于对内部标记集和外部标记集进行计算，得到监测区域的设备系数和环境的影响系数，并根据设备系数和影响系数获取直流无刷电机的运监值；控制模块用于对运监值进行分析，将运监值与预设的运行范围进行匹配并生成不同的调控信号，根据不同的调控信号对直流无刷电机的运行进行控制。

进一步地，还包括预警模块和存储模块，预警模块用于对直流无刷电机的运行进行预警提示；存储模块用于将采集的各项数据以及预设的各项数据进行存储。

进一步地，该内部信息集包含直流无刷电机运行时的内部温度、内部声响和转速；该外部信息集包含外部温度、外部声响、外部湿度和外部气压；将直流无刷电机设为原点，根据预设的距离设定圆形监测区域。

进一步地，对内部信息集中的各项数据进行标记的具体步骤包括：获取内部信息集中内部温度、内部声响和转速，分别对内部温度、内部声响和转速进行取值和标记，将内部温度标记为NWi，i＝1，2，3...n；将内部声响标记为NSi；将转速标记为ZSi；将标记的各项数据分类组合，得到内部标记集。

进一步地，对外部信息集中的各项数据进行标记的具体步骤包括：获取外部信息集中的外部温度、外部声响、外部湿度和外部气压，分别对外部温度、外部声响、外部湿度和外部气压进行取值和标记，将外部温度标记为WWi；将外部声响标记为WXi；将外部湿度标记为WSi；将外部气压标记为WQi；将标记的各项数据分类组合，得到外部标记集。

进一步地，对内部标记集和外部标记集进行计算的具体步骤包括：获取直流无刷电机的类型，将该类型与预设的电机关联表进行匹配，获取对应的类型关联值并标记为DLGi；获取直流无刷电机的振动频率并标记为DZPi；获取监测区域内各个设备的振动频率并标记为SZPi；获取各个设备与直流无刷电机之间的距离并标记为JLi；将标记的各项数据进行归一化处理并取值，通过公式获取监测区域的设备系数，该公式为

其中，β表示为设备补偿因子，取值范围为(1,10)；

获取外部标记集中标记的各项数据，对标记的各项数据进行归一化处理并取值，通过公式计算获取环境的影响系数，该公式为

其中，η表示为环境补偿因子，取值范围为(0,6)；a1、a2、a3和a4表示为不同的比例系数且均大于零；

获取内部标记集中标记的各项数据并进行归一化处理和取值，通过公式计算获取运行的运监值，该公式为

其中，μ表示为运行补偿因子，取值范围为(0,3)；c1、c2、b1和b2表示为不同的比例系数且均大于零，NW0表示为预设的标准内部温度，NX0表示为预设的标准内部响度。

进一步地，对运监值进行分析的具体步骤包括：获取预设的运行范围，将运行范围的最小值标记为Y1，将运行范围的最大值标记为Y2，将运监值与运行范围进行匹配，若Y2≥YJ≥Y1，则判定直流无刷电机的运行正常；若YJ＞Y2，则判定直流无刷电机的运行异常并生成第一调控信号；若YJ＜Y1，则判定直流无刷电机的运行异常并生成第二调控信号；第一调控信号和第二调控信号构成调控集。

进一步地，根据调控集中的第一调控信号降低直流无刷电机运行时的转速，直至直流无刷电机对应的运监值属于运行范围；根据调控集中的第二调控信号停止直流无刷电机的运行，并安排质检员对该直流无刷电机进行质检。

本发明的有益效果：

1、采集模块包含内部采集单元和外部采集单元，内部采集单元用于采集直流无刷电机运行时的内部信息集；外部采集单元用于采集直流无刷电机运行时的外部信息集；通过从不同的方面进行数据采集，为后续的直流无刷电机驱动的控制提供了依据，可以提高控制的准确性；

2、处理模块包含标记单元和计算单元，标记单元用于对内部信息集和外部信息集中的各项数据进行标记，得到内部标记集和外部标记集；计算单元用于对内部标记集和外部标记集进行计算，得到监测区域的设备系数和环境的影响系数，并根据设备系数和影响系数获取直流无刷电机的运监值；通过对采集的不同方面的数据进行标记和计算，使得各项数据之间建立联系，便于对不同方面的各项数据进行整体分析，并将计算得到的设备系数和影响系数进行联立，从不同的方面分析直流无刷电机运行时受到的影响，实现了从电机运行的内部方面和外部方面同时进行监测分析，使得采集的各项数据更加全面；

3、控制模块用于对运监值进行分析，将运监值与预设的运行范围进行匹配并生成不同的调控信号，根据不同的调控信号对直流无刷电机的运行进行控制，通过将电机运行的内部方面和外部方面进行联立分析，使得直流无刷电机驱动的控制更加精准和高效，提高了直流无刷电机驱动的控制效果。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种直流无刷电机驱动控制系统的模块框图。

具体实施方式

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。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明为一种直流无刷电机驱动控制系统，包括采集模块、处理模块和控制模块以及预警模块和存储模块，预警模块用于对直流无刷电机的运行进行预警提示；存储模块用于将采集的各项数据以及预设的各项数据进行存储；其中，采集的各项数据包括但不限于内部信息集和外部信息集；预设的各项数据包括但不限于电机关联表和运行范围；

本实施例中，通过对直流无刷电机运行时的内部方面和外部方面分别进行数据采集和分析，为直流无刷电机驱动的控制提供了可靠的数据支持；其中，外部方面包含环境因素和周围设备因素，因为直流无刷电机易与周围的设备形成共振，任何一件东西都有一个固有振动频率，如果直流无刷电机的振动频率与周围设备的振动频率相同或接近时，就容易形成共振现象，但可以通过调整将共振现象减小到最小程度；因此，本实施在外部方面进一步细化，将外部的环境和设备进行数据采集，提高外部数据分析的准确性。

采集模块包含内部采集单元和外部采集单元，内部采集单元用于采集直流无刷电机运行时的内部信息集，该内部信息集包含直流无刷电机运行时的内部温度、内部声响和转速；外部采集单元用于采集直流无刷电机运行时的外部信息集；该外部信息集包含外部温度、外部声响、外部湿度和外部气压；其中，采集的各项数据可以基于现有的各种传感器实现，包括但不限于温度传感器、声音传感器以及气压传感器；将直流无刷电机设为原点，根据预设的距离设定圆形监测区域；该圆形监测区域用于对直流无刷电机运行时周边的设备进行数据采集和分析，判定周围的设备是否对直流无刷电机的运行造成影响；

处理模块包含标记单元和计算单元，标记单元用于对内部信息集和外部信息集中的各项数据进行标记，得到内部标记集和外部标记集；具体的步骤包括：

获取内部信息集中内部温度、内部声响和转速，分别对内部温度、内部声响和转速进行取值和标记，将内部温度标记为NWi，i＝1，2，3...n；将内部声响标记为NSi；将转速标记为ZSi；将标记的各项数据分类组合，得到内部标记集；

获取外部信息集中的外部温度、外部声响、外部湿度和外部气压，分别对外部温度、外部声响、外部湿度和外部气压进行取值和标记，将外部温度标记为WWi；将外部声响标记为WXi；将外部湿度标记为WSi；将外部气压标记为WQi；将标记的各项数据分类组合，得到外部标记集。

计算单元用于对内部标记集和外部标记集进行计算，得到直流无刷电机的运监值；具体的步骤包括：

获取直流无刷电机的类型，将该类型与预设的电机关联表进行匹配，获取对应的类型关联值并标记为DLGi；获取直流无刷电机的振动频率并标记为DZPi；获取监测区域内各个设备的振动频率并标记为SZPi；其中，各个设备的振动频率可以通过各个设备的名称与现有的设备振动频率的大数据相匹配获取；获取各个设备与直流无刷电机之间的距离并标记为JLi；将标记的各项数据进行归一化处理并取值，通过公式获取监测区域的设备系数，该公式为

其中，β表示为设备补偿因子，取值可以为1.263551；该公式通过将直流无刷电机的振动频率与各个设备的振动频率以及各个设备与直流无刷电机之间的距离先建立联系，振动频率以及相隔距离影响直流无刷电机的运行，再将直流无刷电机类型对应的类型关联值进行联立，使得直流无刷电机与各个设备通过振动频率和相隔距离联立得到设备系数；

获取外部标记集中标记的各项数据，对标记的各项数据进行归一化处理并取值，通过公式计算获取环境的影响系数，该公式为

其中，η表示为环境补偿因子，取值可以为0.689141；a1、a2、a3和a4表示为不同的比例系数且均大于零；直流无刷电机运行时对应一个最佳的外部温度范围、外部声响范围、外部湿度范围和外部气压范围，可以基于现有的不同类型的直流无刷电机运行大数据获取，该公式通过最佳的外部温度范围、外部声响范围、外部湿度范围和外部气压范围的中值来进行计算，比如该公式中的26为最佳的外部温度范围的中值；通过获取直流无刷电机运行时环境方面的各项数据并联立计算，使得环境方面的各项数据之间建立联系便于整体分析；

获取内部标记集中标记的各项数据并进行归一化处理和取值，通过公式计算获取运行的运监值，该公式为

其中，μ表示为运行补偿因子，取值可以为0.625117；c1、c2、b1和b2表示为不同的比例系数且均大于零，NW0表示为预设的标准内部温度，NX0表示为预设的标准内部响度；该公式将外界的设备系数和影响系数以及直流无刷电机运行时内部的各项数据进行联立计算，整体分析该直流无刷电机的运行是否正常，并及时对直流无刷电机的运行进行控制，使得直流无刷电机的运行保持最佳或者及时进行质检，克服了现有方案中直流无刷电机运行时分析的数据单一，导致直流无刷电机运行的控制不精准的缺陷。

上述的公式均是去除量纲取其数值计算，通过采集大量的数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设比例系数以及相关的阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获取。

控制模块用于对运监值进行分析并对直流无刷电机的运行进行控制，具体的步骤包括：

获取预设的运行范围，将运行范围的最小值标记为Y1，将运行范围的最大值标记为Y2，将运监值与运行范围进行匹配；

若Y2≥YJ≥Y1，则判定直流无刷电机的运行正常；

若YJ＞Y2，则判定直流无刷电机的运行异常并生成第一调控信号；

若YJ＜Y1，则判定直流无刷电机的运行异常并生成第二调控信号；将第一调控信号和第二调控信号分类组合，得到调控集；其中，第一调控信号表示的运行异常可以为转速过快且内部温度过高的状态，属于超负荷运行；第二调控信号表示的运行异常可以为转速过低或者产生共振的状态，需要对直流无刷电机进行检修以及调整。

根据调控集中的第一调控信号降低直流无刷电机运行时的转速，直至直流无刷电机对应的运监值属于运行范围；

根据调控集中的第二调控信号停止直流无刷电机的运行，并安排质检员对该直流无刷电机进行质检。

本实施例中，从内部和外部对直流无刷电机的运行进行整体分析，可以准确高效的对直流无刷电机的运行进行控制，使得直流无刷电机的运行保持最佳或者及时进行质检，提高了直流无刷电机的运行效果。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对应本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种直流无刷电机驱动控制系统，其特征在于，通过采集模块采集直流无刷电机运行时的内部信息集和外部信息集；通过处理模块对内部信息集和外部信息集中的各项数据进行标记，得到内部标记集和外部标记集；并对内部标记集和外部标记集进行计算，得到监测区域的设备系数和环境的影响系数，并根据设备系数和影响系数获取直流无刷电机的运监值；控制模块用于对运监值进行分析，将运监值与预设的运行范围进行匹配并生成不同的调控信号，根据不同的调控信号对直流无刷电机的运行进行控制，实现对直流无刷电机运行的动态调整。

2.根据权利要求1所述的一种直流无刷电机驱动控制系统，其特征在于，还包括预警模块和存储模块，预警模块用于对直流无刷电机的运行进行预警提示；存储模块用于将采集的各项数据以及预设的各项数据进行存储。

3.根据权利要求2所述的一种直流无刷电机驱动控制系统，其特征在于，该内部信息集包含直流无刷电机运行时的内部温度、内部声响和转速；该外部信息集包含外部温度、外部声响、外部湿度和外部气压；将直流无刷电机设为原点，根据预设的距离设定圆形监测区域。

4.根据权利要求3所述的一种直流无刷电机驱动控制系统，其特征在于，对内部信息集中的各项数据进行标记的具体步骤包括：获取内部信息集中内部温度、内部声响和转速，分别对内部温度、内部声响和转速进行取值和标记，将标记的各项数据分类组合，得到内部标记集。

5.根据权利要求4所述的一种直流无刷电机驱动控制系统，其特征在于，对外部信息集中的各项数据进行标记的具体步骤包括：获取外部信息集中的外部温度、外部声响、外部湿度和外部气压，分别对外部温度、外部声响、外部湿度和外部气压进行取值和标记，将标记的各项数据分类组合，得到外部标记集。

6.根据权利要求5所述的一种直流无刷电机驱动控制系统，其特征在于，对内部标记集和外部标记集进行计算的具体步骤包括：获取直流无刷电机的类型及其对应的类型关联值；获取直流无刷电机的振动频率；获取监测区域内各个设备的振动频率以及各个设备与直流无刷电机之间的距离；将标记的各项数据进行归一化处理并取值计算，获取监测区域的设备系数；获取外部标记集中标记的各项数据，对标记的各项数据进行归一化处理并取值计算，获取环境的影响系数；获取内部标记集中标记的各项数据并进行归一化处理和取值计算，获取运行的运监值。

7.根据权利要求6所述的一种直流无刷电机驱动控制系统，其特征在于，对运监值进行分析的具体步骤包括：获取预设的运行范围，将运行范围的最小值和最大值分别进行标记，将运监值与运行范围进行匹配，得到包含第一调控信号和第二调控信号的调控集。

8.根据权利要求7所述的一种直流无刷电机驱动控制系统，其特征在于，根据调控集中的第一调控信号降低直流无刷电机运行时的转速，直至直流无刷电机对应的运监值属于运行范围；根据调控集中的第二调控信号停止直流无刷电机的运行，并安排质检员对该直流无刷电机进行质检。

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