CN113922710A - 电机的控制方法、控制装置、控制系统和可读存储介质 - Google Patents

电机的控制方法、控制装置、控制系统和可读存储介质 Download PDF

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CN113922710A CN202111120045.9A CN202111120045A CN113922710A CN 113922710 A CN113922710 A CN 113922710A CN 202111120045 A CN202111120045 A CN 202111120045A CN 113922710 A CN113922710 A CN 113922710A
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陈辉
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Abstract

本发明提出了一种电机的控制方法、控制装置、控制系统和可读存储介质。电机通过传动装置与可活动结构连接，以驱动可活动结构运动，该控制方法包括：获取电机的轴转矩和电机的电磁转矩；根据轴转矩和电磁转矩，确定电机的扰动转矩，其中扰动转矩由传动装置引起的振荡所产生；根据扰动转矩，对电机的指令电流进行补偿；根据补偿后的指令电流控制电机。通过本发明的技术方案，降低了由于传动装置齿隙导致可活动结构控制的振荡问题，降低了对可活动结构的运动时间的影响，以及降低对传动装置产生的冲击，以避免缩短传动装置的使用寿命。

Description

电机的控制方法、控制装置、控制系统和可读存储介质
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种电机的控制方法、电机的控制装置、控制系统和可读存储介质。
背景技术
闸机被广泛应用在机场、地铁、旅游景点等社会公共场合的门禁、电子门票等管理系统。电机及驱动器是拍打门型的闸机系统的核心部件，电机通过齿轮传动机构带动闸机门体运动，实现开关门功能。
齿隙是齿轮传动机构不可避免的问题，它主要是由于机械传输系统中传递部件之间的间隙造成的。闸机应用中，快速开关门动作使得力矩发生突变，由分离到重新咬合，会对齿轮产生冲击，影响着闸机开关门平顺性，严重时甚至会导致电机控制系统振荡不稳定，缩短了传动齿轮的使用寿命。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的一个方面在于提出了一种电机的控制方法。
本发明的另一个方面在于提出了一种电机的控制装置。
本发明的再一个方面在于提出了一种控制系统。
本发明的又一个方面在于提出了一种可读存储介质。
有鉴于此，根据本发明的一个方面，提出了一种电机的控制方法，电机通过传动装置与可活动结构连接，以驱动可活动结构运动，控制方法包括：获取电机的轴转矩和电机的电磁转矩；根据轴转矩和电磁转矩，确定电机的扰动转矩，其中扰动转矩由传动装置引起的振荡所产生；根据扰动转矩，对电机的指令电流进行补偿；根据补偿后的指令电流控制电机。
在该技术方案中，传动装置分别连接于电机和可活动结构，传动装置为齿轮时，在可活动结构的开关或旋转等运动过程中，传动装置会出现齿隙，导致电机等部件的振荡，进而产生扰动转矩。
观测由于上述原因所产生的扰动转矩，然后根据观测到的扰动转矩和电机的转矩系数计算出扰动转矩电流，并补偿到电机的指令电流中，进而控制电机按照该指令电流运行，从而抵消了扰动转矩的影响。
上述电机的扰动转矩是根据电机的轴转矩和电机的电磁转矩计算得到，提高了观测的扰动转矩的准确性，从而保证精准地抵消扰动转矩的影响。
通过本发明的技术方案，降低了由于传动装置齿隙导致可活动结构控制的振荡问题，降低了对可活动结构的运动时间的影响，以及降低对传动装置产生的冲击，以避免缩短传动装置的使用寿命。
根据本发明的上述电机的控制方法，还可以具有以下附加技术特征：
在上述技术方案中，根据轴转矩和电磁转矩，确定电机的扰动转矩，具体包括：将电磁转矩与轴转矩的差值，作为扰动转矩。
在该技术方案中，在确定了电机的轴转矩和电磁转矩之后，将电磁转矩和轴转矩做差，得到二者的差值，将二者的差值作为电机的扰动转矩。
通过上述方式，提高了观测的扰动转矩的准确性，从而保证精准地抵消扰动转矩的影响。
在上述任一技术方案中，获取电机的轴转矩，具体包括：获取电机的转子的位置信息；根据位置信息和电机的转动惯量，确定轴转矩；获取电机的电磁转矩，具体包括：获取电机的转矩电流；根据转矩电流和电机的转矩系数，确定电磁转矩。
在该技术方案中，设置位置闭环控制环节，通过位置传感器检测电机的转子在第一预设时间段内的位置信息，进一步地，根据检测到的位置信息以及电机的转动惯量，计算出电机的轴转矩。
获取电机的转矩电流，并根据电机的转矩电流以及电机的转矩系数，计算得到电机的电磁转矩。
进一步地，能够根据轴转矩以及电磁转矩精准地得到由于电机转子与可活动结构之间的传动装置齿隙引起的系统振荡而产生的扰动转矩，从而能够将该扰动转矩进行消除。
在上述任一技术方案中，根据位置信息和电机的转动惯量，确定轴转矩，具体包括：根据位置信息的变化量，确定电机的速度；根据速度的变化量，确定电机的加速度；根据加速度和转动惯量，确定轴转矩。
在该技术方案中，根据位置信息在第一预设时间段内的变化量确定电机的速度，根据速度在第二预设时间段内的变化量确定电机的加速度，根据加速度信息和转动惯量，计算电机的轴转矩。
通过上述方式，能够利用位置信息精准地得到轴转矩，进而能够得出由于电机转子与可活动结构之间的传动装置齿隙引起的系统振荡而产生的扰动转矩，从而能够将该扰动转矩进行消除。
在上述任一技术方案中，在根据扰动转矩，对电机的指令电流进行补偿之前，还包括：对扰动转矩进行低通滤波。
在该技术方案中，在根据扰动转矩，对电机的指令电流进行补偿之前，需要使扰动转矩经过低通滤波器，进行低通滤波，从而降低扰动转矩的噪声干扰。
在上述任一技术方案中，低通滤波后的扰动转矩的计算公式为
Figure BDA0003276744080000031
其中，T为扰动转矩，ωL为低通滤波的截止频率，s为微分算子，K为转矩系数，iq1为转矩电流，J为转动惯量，ωM为电机的转速。
在该技术方案中，通过上述计算公式，能够准确地计算出扰动转矩，从而保证对扰动转矩的消除效果。
在上述任一技术方案中，根据扰动转矩，对电机的指令电流进行补偿，具体包括：根据扰动转矩和电机的转矩系数，确定扰动转矩电流；根据扰动转矩电流补偿指令电流。
在该技术方案中，对扰动转矩进行低通滤波后，再结合转矩系数，计算出扰动转矩电流，进而利用扰动转矩电流重新确定指令电流，再由重新确定的指令电流控制电机。
通过上述方式，降低扰动转矩的噪声干扰，提高计算扰动转矩电流的准确性，从而保证对扰动转矩的消除效果。
在上述任一技术方案中，指令电流的计算公式为
Figure BDA0003276744080000041
其中，iq2为指令电流，iq_asr为电机的转速控制器的输出电流，T为扰动转矩，K为转矩系数。
在该技术方案中，设置电流闭环控制环节，获取电机的输出电流(也即电机的实际运行电流)。进一步地，利用输出电流、扰动转矩以及转矩系数，计算出电机的指令电流，从而控制电机运行。
通过上述方式，计算指令电流，也即实现对指令电流的补偿，在控制电机的过程中对指令电流进行实时更新，以抵消扰动转矩的影响，使得可活动结构的开关、旋转等运动过程更加稳定。
根据本发明的另一个方面，提出了一种电机的控制装置，该控制装置包括：存储器，存储有程序或指令；处理器，处理器执行时实现如上述任一技术方案的电机的控制方法的步骤。
本发明提供的电机的控制装置，程序或指令被处理器执行时实现如上述任一技术方案的电机的控制方法的步骤，因此该电机的控制装置包括上述任一技术方案的电机的控制方法的全部有益效果。
根据本发明的上述电机的控制装置，还可以具有以下附加技术特征：
在上述技术方案中，该控制装置还包括：位置传感器，与处理器连接，用于检测电机的转子的位置信息。
在该技术方案中，设置位置闭环控制环节，通过位置传感器检测电机的转子在第一预设时间段内的位置信息，并将位置信息发送至处理器(也即电机控制装置的驱动器)。进一步地，处理器根据检测到的位置信息以及电机的转动惯量，计算出轴转矩。
通过本发明的技术方案，能够根据轴转矩精准地得到由于电机转子与可活动结构之间的传动装置齿隙引起的系统振荡而产生的扰动转矩，从而能够将该扰动转矩进行消除，降低对传动装置产生的冲击，以避免缩短传动装置的使用寿命。
在上述任一技术方案中，该控制装置还包括：电流检测装置，与处理器连接，用于检测电机的输出电流。
在该技术方案中，设置电流闭环控制，利用电流检测装置(也即电流采样电路)检测电机的输出电流，也即电机的实际运行电流，并将输出电流发送至处理器。进一步地，处理器根据检测到的输出电流，计算出电机的指令电流，从而控制电机运行。
通过上述方式，计算指令电流，也即实现对指令电流的补偿，在控制电机的过程中对指令电流进行实时更新，以抵消扰动转矩的影响，使得可活动结构的开关、旋转等运动过程更加稳定。
根据本发明的再一个方面，提出了一种控制系统，该控制系统包括：可活动结构；电机，与可活动结构连接，用于驱动可活动结构运动；如上述任一技术方案的电机的控制装置，与电机连接，用于控制电机。
在该技术方案中，控制系统包括可活动结构、电机和电机的控制装置，电机分别与可活动结构和电机的控制装置相连接，电机能够带动可活动结构运动，实现开关、旋转等功能。电机的控制装置能够观测由于电机转子与可活动结构之间的传动装置齿隙引起的系统振荡而产生的扰动转矩，然后根据观测到的扰动转矩和电机的转矩系数计算出扰动转矩电流，并补偿到电机的指令电流中，进而控制电机按照该指令电流运行，从而抵消了扰动转矩的影响。
需要说明的是，该可活动结构可以为机械手臂、闸机门体、电梯门体、感应伸缩门体等。
通过本发明的技术方案，降低了由于传动装置齿隙导致可活动结构的振荡问题，实现活动结构的开关或旋转的快速平稳，开关或旋转到位后无明显卡顿或者过冲抖晃的问题。在应用于闸机系统或电梯系统等场景下，能够提高闸机、电梯等系统的稳定性，避免影响通行效率，在应用于机械手臂系统场景下，能够提高机械手臂的稳定性，避免影响机械手臂的操作精度。
根据本发明的上述控制系统，还可以具有以下附加技术特征：
在上述技术方案中，传动装置，分别与可活动结构和电机连接，传动装置用于带动可活动结构运动。
在上述任一技术方案中，控制系统为闸机；可活动结构为闸机门体；传动装置为齿轮。
在该技术方案中，控制系统为闸机，可活动结构为闸机门体，传动装置连接在闸机门体与电机之间，可以为齿轮传动机构。电机旋转驱动齿轮带动闸机门体运动，实现开关或旋转等功能。
根据本发明的又一个方面，提出了一种可读存储介质，其上存储有程序或指令，程序或指令被处理器执行时实现如上述任一技术方案的电机的控制方法的步骤。
本发明提供的可读存储介质，程序或指令被处理器执行时实现如上述任一技术方案的电机的控制方法的步骤，因此该可读存储介质包括上述任一技术方案的电机的控制方法的全部有益效果。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了本发明实施例的电机的控制方法的流程示意图之一；
图2示出了本发明实施例的电机的控制方法的流程示意图之二；
图3示出了本发明实施例的电机的控制装置的示意框图之一；
图4示出了本发明实施例的电机的控制装置的示意框图之二；
图5示出了本发明实施例的电机的控制装置的示意框图之三；
图6示出了本发明实施例的扰动观测模块的系统框图；
图7示出了本发明实施例的控制系统的示意框图。
其中，图3至图7中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
300电机的控制装置，302存储器，304处理器，306位置传感器，308电流检测装置，310电源，502三闭环矢量控制器，504扰动观测模块，5022位置控制器，5024转速控制器，5026电流控制器，702可活动结构，704电机，706传动装置。
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的一部分实施例，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做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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明第一方面的实施例，提出一种电机的控制方法，电机通过传动装置与可活动结构连接，以驱动可活动结构运动。通过以下实施例对该电机的控制方法进行详细说明。
实施例一
图1示出了本发明实施例的电机的控制方法的流程示意图之一。其中，该控制方法包括：
步骤102，获取电机的轴转矩和电机的电磁转矩；
步骤104，根据轴转矩和电磁转矩，计算电机的扰动转矩，其中扰动转矩由传动装置引起的振荡所产生；
步骤106，根据扰动转矩，补偿电机的指令电流；
步骤108，利用补偿后的指令电流，对电机进行控制。
在该技术方案中，传动装置分别连接于电机和可活动结构，传动装置为齿轮时，在可活动结构的开关或旋转等运动过程中，传动装置会出现齿隙，导致电机等部件的振荡，进而产生扰动转矩。
观测由于上述原因所产生的扰动转矩，然后根据观测到的扰动转矩和电机的转矩系数计算出扰动转矩电流，并补偿到电机的指令电流中，进而控制电机按照该指令电流运行，从而抵消了扰动转矩的影响。
上述电机的扰动转矩是根据电机的轴转矩和电机的电磁转矩计算得到，而不是由位置信息以及电机的转动惯量直接得到，从而提高了观测的扰动转矩的准确性，从而保证精准地抵消扰动转矩的影响。
通过本发明的技术方案，降低了由于传动装置齿隙导致可活动结构控制的振荡问题，降低了对可活动结构的运动时间的影响，以及降低对传动装置产生的冲击，以避免缩短传动装置的使用寿命。
需要说明的是，该可活动结构可以为机械手臂、闸机门体、电梯门体、感应伸缩门体等，通过上述方法，能够提高可活动结构的开关或旋转的平顺性。在应用于闸机或电梯等场景下，能够提高闸机、电梯等系统的稳定性，避免影响通行效率，在应用于机械手臂场景下，能够提高机械手臂的稳定性，避免影响机械手臂的操作精度。
转矩系数为电机参数，电机的型号不同转矩系数可能会不同。
在上述实施例中，可活动结构为闸机门体；传动装置为齿轮。
在该技术方案中，可活动结构为闸机门体，传动装置连接在闸机门体与电机之间，可以为齿轮传动机构，该传动机构属于机械传动，其传动准确可靠、制造简单、设计及工艺较成熟。电机旋转驱动齿轮带动闸机门体运动，实现开关或旋转等功能。
在上述实施例中，当可活动结构为闸机门体的情况下，该闸机门体为拍打门型。
在该技术方案中，拍打门型的闸机，即拍打式闸机，因其通行效率高、安全性高等特点广泛应用于对通道宽度要求较高的场合，如地铁、高铁检票口等。通过本发明的技术方案，提高拍打门型的闸机开关门的平顺性，避免影响用户在通过地铁、高铁检票口等场合时的通行效率。
实施例二
在上述技术方案中，利用轴转矩以及电磁转矩，计算电机的扰动转矩的步骤，包括：计算电磁转矩与轴转矩之间的差值，并将该差值作为电机的扰动转矩。
在该技术方案中，在确定了电机的轴转矩和电磁转矩之后，将电磁转矩和轴转矩做差，得到二者的差值，将二者的差值作为电机的扰动转矩。
通过上述方式，提高了观测的扰动转矩的准确性，从而保证精准地抵消扰动转矩的影响。
实施例三
在上述任一技术方案中，获取电机的轴转矩的步骤，包括：检测电机的转子的位置信息；根据位置信息以及电机的转动惯量，计算轴转矩。
获取电机的电磁转矩的步骤，包括：获取电机的转矩电流；利用转矩电流和电机的转矩系数，计算电磁转矩。
在该技术方案中，设置位置闭环控制环节，通过位置传感器检测电机的转子在第一预设时间段内的位置信息，进一步地，根据检测到的位置信息以及电机的转动惯量，计算出电机的轴转矩。
获取电机的转矩电流，并利用电机的转矩电流以及电机的转矩系数，计算得到电机的电磁转矩。
进一步地，能够根据轴转矩以及电磁转矩精准地得到由于电机转子与可活动结构之间的传动装置齿隙引起的系统振荡而产生的扰动转矩，从而能够将该扰动转矩进行消除。
在上述任一技术方案中，根据位置信息以及电机的转动惯量，计算轴转矩的步骤，包括：根据位置信息在第一预设时间段内的变化量，计算电机的速度；根据速度在第二预设时间段内的变化量，计算电机的加速度；利用加速度以及转动惯量，计算轴转矩。
在该技术方案中，根据位置信息在第一预设时间段内的变化量确定电机的速度，根据速度在第二预设时间段内的变化量确定电机的加速度，根据加速度信息和转动惯量，计算电机的轴转矩。
通过上述方式，能够利用位置信息精准地得到轴转矩，进而能够得出由于电机转子与可活动结构之间的传动装置齿隙引起的系统振荡而产生的扰动转矩，从而能够将该扰动转矩进行消除。
实施例四
在上述任一技术方案中，在利用扰动转矩，补偿电机的指令电流的步骤之前，该控制方法还包括：利用低通滤波器，对扰动转矩进行低通滤波。
在该技术方案中，在利用扰动转矩，补偿电机的指令电流的步骤之前，需要使扰动转矩经过低通滤波器，进行低通滤波，从而降低扰动转矩的噪声干扰。
实施例五
在上述任一技术方案中，低通滤波处理后的扰动转矩的计算公式为
Figure BDA0003276744080000101
其中，T为电机的扰动转矩，ωL为低通滤波处理的截止频率，s为微分算子，K为电机的转矩系数，iq1为电机的转矩电流，J为电机的转动惯量，ωM为电机的转速。
在该技术方案中，通过上述计算公式，能够准确地计算出扰动转矩，从而保证对扰动转矩的消除效果。
实施例六
在上述任一技术方案中，利用扰动转矩，补偿电机的指令电流的步骤，包括：根据扰动转矩以及电机的转矩系数，得到扰动转矩电流；利用扰动转矩电流，对指令电流进行补偿。
在该技术方案中，对扰动转矩进行低通滤波后，再结合转矩系数，计算出扰动转矩电流，进而利用扰动转矩电流重新确定指令电流，再由重新确定的指令电流控制电机。
通过上述方式，降低扰动转矩的噪声干扰，提高计算扰动转矩电流的准确性，从而保证对扰动转矩的消除效果。
在上述任一技术方案中，指令电流的计算公式为
Figure BDA0003276744080000111
其中，iq2为补偿后的指令电流，iq_asr为电机的转速控制器的输出电流，T为电机的扰动转矩，K为电机的转矩系数。
在该技术方案中，设置电流闭环控制环节，获取电机的输出电流(也即电机的实际运行电流)。进一步地，利用输出电流、扰动转矩以及转矩系数，计算出电机的指令电流，从而控制电机运行。
通过上述方式，计算指令电流，也即实现对指令电流的补偿，在控制电机的过程中对指令电流进行实时更新，以抵消扰动转矩的影响，使得可活动结构的开关、旋转等运动过程更加稳定。
实施例七
图2示出了本发明实施例的电机的控制方法的流程示意图之二。其中，该控制方法包括：
步骤202，利用位置传感器获取电机的转子位置；
步骤204，根据第一预设时间段t1内的转子位置变化量，确定电机的速度信息；
步骤206，根据第二预设时间段t2内的速度变化量，确定电机的加速度信息；
步骤208，根据加速度信息和电机的转动惯量，确定电机的轴转矩；
步骤210，根据电机的转矩电流与电机的转矩系数计算出电机的电磁转矩；
步骤212，计算出电磁转矩与轴转矩的差值，获得电机的扰动转矩，该扰动转矩由设置于电机和可活动结构之间的传动装置的齿隙导致的振荡所产生；
步骤214，利用低通滤波器对扰动转矩进行低通滤波处理；
步骤216，根据进行了低通滤波处理后的扰动转矩和转矩系数，计算出扰动转矩电流；
步骤218，根据扰动转矩电流对电机的指令电流进行补偿，并利用补偿后的指令电流对电机进行控制。
通过上述实施例，避免由于传动装置齿隙导致的振荡问题，可以提高系统稳定性。
本发明第二方面的实施例，提出了一种电机的控制装置，图3示出了本发明实施例的电机的控制装置300的示意框图，其中，该电机的控制装置300包括：
存储器302，存储有程序或指令；
处理器304，处理器执行时实现如上述任一技术方案的电机的控制方法的步骤。
其中，存储器302和处理器304可以通过总线或者其它方式连接。处理器304可包括一个或多个处理单元，处理器304可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)等芯片。
本发明提供的电机的控制装置300，程序或指令被处理器304执行时实现如上述任一技术方案的电机的控制方法的步骤，因此该电机的控制装置300包括上述任一技术方案的电机的控制方法的全部有益效果。
在上述技术方案中，如图4所示，该电机的控制装置300还包括：位置传感器306，与处理器连接，用于检测电机的转子的位置信息。
在该技术方案中，设置位置闭环控制环节，通过位置传感器306(即霍尔位置传感器)检测电机的转子在第一预设时间段内的位置信息，并将位置信息发送至处理器304(也即电机控制装置的驱动器)。进一步地，处理器304根据检测到的位置信息以及电机的转动惯量，计算出轴转矩。
通过本发明的技术方案，能够根据轴转矩精准地得到由于电机转子与可活动结构之间的传动装置齿隙引起的系统振荡而产生的扰动转矩，从而能够将该扰动转矩进行消除，降低对传动装置产生的冲击，以避免缩短传动装置的使用寿命。
在上述任一技术方案中，如图4所示，该电机的控制装置300还包括：电流检测装置308，与处理器304连接，用于检测电机的输出电流。
在该技术方案中，设置电流闭环控制，利用电流检测装置308(也即电流采样电路)检测电机的输出电流，也即电机的实际运行电流，并将输出电流发送至处理器304。进一步地，处理器304根据检测到的输出电流，计算出电机的指令电流，从而控制电机运行。
通过上述方式，计算指令电流，也即实现对指令电流的补偿，在控制电机的过程中对指令电流进行实时更新，以抵消扰动转矩的影响，使得可活动结构的开关、旋转等运动过程更加稳定。
在上述任一技术方案中，如图4所示，该电机的控制装置300还包括：电源310，与处理器304连接，用于为处理器304供电。
在该技术方案中，电源310为处理器304、位置传感器306以及电流检测装置308进行供电，以保证电机的控制装置的正常工作，实现对扰动转矩的抵消，降低了对可活动结构的运动时间的影响。
在本申请的一个具体实施例中，如图5所示，该电机的控制装置包括：驱动器、位置传感器306和电流检测装置308，驱动器包括三闭环矢量控制器502以及扰动观测模块504这两个虚拟模块，三闭环矢量控制器502包括位置控制器5022、转速控制器5024和电流控制器5026。电机上设置有位置传感器306和电流检测装置308，通过位置传感器306检测电机转子的位置信息，通过电流检测装置308检测电机三相电流，结合矢量控制方法实现电机三闭环控制。扰动观测模块504用于观测由于电机转子与可活动结构之间的传动装置齿隙引起的系统振荡而产生的扰动转矩，然后将观测到的扰动转矩根据电机转矩系数计算出扰动转矩电流，补偿到指令电流中。
扰动观测模块504的系统框图如图6所示，图中iq2为转矩电流指令值，K为电机转矩系数，ACR为电流控制器，L为电机电感，R为电机相电阻，KT为电机真实转矩系数，TM为电机电磁转矩，TL为轴转矩，JM为电机真实转动惯量，iq1为转矩电流，J为电机转动惯量，ωM为电机转速，s是微分算子，LPF为低通滤波器，T为观测的扰动转矩。
扰动观测模块504的具体工作过程包括：
(1)通过位置传感器获取到的电机转子在第一预设时间段t1内的位置信息；
(2)根据上述位置信息在第一预设时间段t1内的变化量，确定电机的速度信息；
(3)根据上述速度信息在第二预设时间段t2内的变化量，确定电机的加速度信息；
(4)根据上述加速度信息和电机的转动惯量，确定电机的轴转矩；
(5)根据电机的转矩电流与电机的转矩系数计算出电机的电磁转矩；
(6)计算出电磁转矩与轴转矩的差值，获得电机的扰动转矩；
(7)扰动转矩经过低通滤波器降低噪声干扰；
(8)将经过低通滤波后的扰动转矩根据电机的转矩系数计算出扰动转矩电流，补偿到指令电流中。
本发明第三方面的实施例，提出了一种控制系统，如图7所示，该控制系统包括可活动结构702、电机704以及如上述任一技术方案的电机的控制装置300。
其中，电机704与可活动结构702相连接，用于驱动可活动结构702进行开关或旋转等运动；如上述任一技术方案的电机的控制装置300，与电机704相连接，用于控制电机704的转动。
在该技术方案中，控制系统包括可活动结构702、电机704和电机的控制装置，电机704分别与可活动结构702和电机的控制装置相连接，电机704能够带动可活动结构702运动，实现开关、或旋转等功能。电机的控制装置能够观测由于电机转子与可活动结构702之间的传动装置齿隙引起的系统振荡而产生的扰动转矩，然后根据观测到的扰动转矩和电机704的转矩系数计算出扰动转矩电流，并补偿到电机的指令电流中，进而控制电机704按照该指令电流运行，从而抵消了扰动转矩的影响。
需要说明的是，该可活动结构可以为机械手臂、闸机门体、电梯门体、感应伸缩门体等。
通过本发明的技术方案，降低了由于传动装置齿隙导致可活动结构的振荡问题，实现活动结构的开关或旋转的快速平稳，开关或旋转到位后无明显卡顿或者过冲抖晃的问题。在应用于闸机系统或电梯系统等场景下，能够提高闸机、电梯等系统的稳定性，避免影响通行效率，在应用于机械手臂系统场景下，能够提高机械手臂的稳定性，避免影响机械手臂的操作精度。
需要说明的是，如图7所示，电机的控制装置包括：存储器302、处理器304、位置传感器306、电流检测装置308以及电源310。利用位置传感器306获取电机704的转子位置；根据第一预设时间段t1内的转子位置变化量，确定电机704的速度信息；根据第二预设时间段t2内的速度变化量，确定电机704的加速度信息；根据加速度信息和电机704的转动惯量，确定电机704的扰动转矩，该扰动转矩由设置于电机704和可活动结构702之间的传动装置的齿隙导致的振荡所产生；利用低通滤波器对扰动转矩进行低通滤波处理；根据进行了低通滤波处理后的扰动转矩和转矩系数，计算出扰动转矩电流；根据扰动转矩电流对电机704的指令电流进行补偿，并利用补偿后的指令电流对电机704进行控制。
在上述技术方案中，如图7所示，传动装置706，连接在可活动结构702以及电机704之间，传动装置706用于带动可活动结构702进行运动。
在上述任一技术方案中，控制系统为闸机；可活动结构702为闸机门体；传动装置706为齿轮。
在该技术方案中，控制系统为闸机，可活动结构702为闸机门体，传动装置706连接在闸机门体与电机704之间，可以为齿轮传动机构，该传动机构属于机械传动，其传动准确可靠、制造简单、设计及工艺较成熟。电机旋转驱动齿轮带动闸机门体运动，实现开关或旋转等功能。
在上述任一技术方案中，当控制系统为闸机系统时，闸机系统为拍打门型的闸机系统。
在该技术方案中，拍打门型的闸机因其通行效率高、安全性高等特点广泛应用于对通道宽度要求较高的场合，如地铁、高铁检票口等。通过本发明的技术方案，提高拍打门型的闸机开关门的平顺性，避免影响用户在通过地铁、高铁检票口等场合时的通行效率。
本发明第四方面的实施例，提出了一种可读存储介质，其上存储有程序或指令，程序或指令被处理器执行时实现如上述任一技术方案的电机的控制方法的步骤。
其中，可读存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等。
本发明提供的可读存储介质，程序或指令被处理器执行时实现如上述任一技术方案的电机的控制方法的步骤，因此该可读存储介质包括上述任一技术方案的电机的控制方法的全部有益效果。
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 (15)

1.一种电机的控制方法，其特征在于，所述电机通过传动装置与可活动结构连接，以驱动所述可活动结构运动，所述控制方法包括：
获取所述电机的轴转矩和所述电机的电磁转矩；
根据所述轴转矩和所述电磁转矩，确定所述电机的扰动转矩，其中所述扰动转矩由所述传动装置引起的振荡所产生；
根据所述扰动转矩，对所述电机的指令电流进行补偿；
根据补偿后的所述指令电流控制所述电机。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述轴转矩和所述电磁转矩，确定所述电机的扰动转矩，具体包括：
将所述电磁转矩与所述轴转矩的差值，作为所述扰动转矩。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述获取所述电机的轴转矩，具体包括：
获取所述电机的转子的位置信息；
根据所述位置信息和所述电机的转动惯量，确定所述轴转矩；
所述获取所述电机的电磁转矩，具体包括：
获取所述电机的转矩电流；
根据所述转矩电流和所述电机的转矩系数，确定所述电磁转矩。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述位置信息和所述电机的转动惯量，确定所述轴转矩，具体包括：
根据所述位置信息的变化量，确定所述电机的速度；
根据所述速度的变化量，确定所述电机的加速度；
根据所述加速度和所述转动惯量，确定所述轴转矩。
5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，在根据所述扰动转矩，对所述电机的指令电流进行补偿之前，还包括：
对所述扰动转矩进行低通滤波。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，低通滤波后的扰动转矩的计算公式为
Figure FDA0003276744070000021
其中，T为所述扰动转矩，ωL为低通滤波的截止频率，s为微分算子，K为所述转矩系数，iq1为所述转矩电流，J为所述转动惯量，ωM为所述电机的转速。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述扰动转矩，对所述电机的指令电流进行补偿，具体包括：
根据所述扰动转矩和所述电机的转矩系数，确定扰动转矩电流；
根据所述扰动转矩电流补偿所述指令电流。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述指令电流的计算公式为
Figure FDA0003276744070000022
其中，iq2为所述指令电流，iq_asr为所述电机的转速控制器的输出电流，T为所述扰动转矩，K为所述转矩系数。
9.一种电机的控制装置，其特征在于，包括：
存储器，存储有程序或指令；
处理器，所述处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的电机的控制方法的步骤。
10.根据权利要求9所述的控制装置，其特征在于，还包括：
位置传感器，与所述处理器连接，用于检测所述电机的转子的位置信息。
11.根据权利要求9所述的控制装置，其特征在于，还包括：
电流检测装置，与所述处理器连接，用于检测所述电机的输出电流。
12.一种控制系统，其特征在于，包括：
可活动结构；
电机，与所述可活动结构连接，用于驱动所述可活动结构运动；
如权利要求9至11中任一项所述的电机的控制装置，与所述电机连接，用于控制所述电机。
13.根据权利要求12所述的控制系统，其特征在于，
传动装置，分别与所述可活动结构和所述电机连接，所述传动装置用于带动所述可活动结构运动。
14.根据权利要求13所述的控制系统，其特征在于，
所述控制系统为闸机；
所述可活动结构为闸机门体；
所述传动装置为齿轮。
15.一种可读存储介质，其上存储有程序或指令，其特征在于，所述程序或指令被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的电机的控制方法的步骤。
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