CN114035624A - 一种空间在轨维修用电动工具缓启动控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空间在轨维修用电动工具缓启动控制方法，所述电动工具电机采用转速‑电流双闭环控制，FPGA根据PID算法输出PWM信号和驱动使能信号控制电机转速。本发明中，对电动工具的缓启动控制可有效保证电动工具缓启动效果，尤其是拧松过程螺钉拧松后无明显转速突增，从而为航天员提供反应时间，避免空间站舱外维修电动工具的使用中出现意外情况。

Description

一种空间在轨维修用电动工具缓启动控制方法
技术领域
本发明涉及空间站舱外维修技术领域，尤其涉及一种空间在轨维修用电动工具缓启动控制方法。
背景技术
近年来我国正在加速空间站建设，由于空间站要求在轨运行时间长达15年，部分舱外设备在此期间需进行在轨维修更换。舱外设备均使用松不脱紧固装置与舱体连接，空间站舱外维修电动工具即用于进行松不脱紧固装置拆装，是空间站舱外维修工具中最为重要的一种。
因此需要避免电动工具突然启动造成安全事故，无法为航天员提供反应时间，从而改进为能对电动工具设置缓启动功能。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决上述问题，而提出的一种空间在轨维修用电动工具缓启动控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种空间在轨维修用电动工具缓启动控制方法，所述电动工具电机采用转速-电流双闭环控制，FPGA根据PID算法输出PWM信号和驱动使能信号控制电机转速，所述电机启动后规定时间内均速增加给定转速至额定值，给定速度与给定转速的调节步骤如下：
a.给定速度增加过程先给定初始速度，电控系统对比转速和给定转速后进行转速PID控制，检测电流值调整输出驱动信号的占空比将给定转速输入电机，直至实际转速达到给定转速；
b.检测单位时间霍尔沿数，计算电机实际转速用于与给定转速比较，判断是否达到额定转速，否则根据单位时间检测到的霍尔沿数选择增加给定转速的周期；
c.转速给定周期当霍尔沿数目＜6n，n为电机极对数，6n对应电机转动1圈后，以固定周期10ms进行调节，否则使用霍尔沿作为调节时钟，即霍尔三相信号每一相内部上下沿之间的时间。
优选地，所述电动工具拧紧过程中输出转速限值60rpm，电动工具输出加转速限值30rpm/s，由启动开始2s自0rpm加速至60rpm后保持。
优选地，所述电动工具拧松中，电机起始为堵转状态，检测到电机转速达到设定值后，判断螺钉松动，PWM占空比设置为30％，进行转速控制，重复拧紧过程电机转速控制过程。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本申请通过对电动工具的缓启动控制可有效保证电动工具缓启动效果，尤其是拧松过程螺钉拧松后无明显转速突增，从而为航天员提供反应时间，避免空间站舱外维修电动工具的使用中出现意外情况。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例提供的电动工具缓启动控制方法流程结构示意图；
图2示出了根据本发明实施例提供的电动工具缓启动控制方法原理示意图；
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1-2，本发明提供一种技术方案：
一种空间在轨维修用电动工具缓启动控制方法，电动工具电机采用转速-电流双闭环控制，FPGA根据PID算法输出PWM信号和驱动使能信号控制电机转速，电机启动后规定时间内均速增加给定转速至额定值，给定速度与给定转速的调节步骤如下：
a.给定速度增加过程先给定初始速度，电控系统对比转速和给定转速后进行转速PID控制，检测电流值调整输出驱动信号的占空比将给定转速输入电机，直至实际转速达到给定转速；
b.检测单位时间霍尔沿数，计算电机实际转速用于与给定转速比较，判断是否达到额定转速，否则根据单位时间检测到的霍尔沿数选择增加给定转速的周期；
c.转速给定周期当霍尔沿数目＜6n，n为电机极对数，6n对应电机转动1圈后，以固定周期10ms进行调节，否则使用霍尔沿作为调节时钟，即霍尔三相信号每一相内部上下沿之间的时间。
电动工具拧紧过程中输出转速限值60rpm，电动工具输出加转速限值30rpm/s，由启动开始2s自0rpm加速至60rpm后保持。
电动工具拧松中，电机起始为堵转状态，检测到电机转速达到设定值后，判断螺钉松动，PWM占空比设置为30％，进行转速控制，重复拧紧过程电机转速控制过程。
实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种空间在轨维修用电动工具缓启动控制方法，其特征在于，所述电动工具电机采用转速-电流双闭环控制，FPGA根据PID算法输出PWM信号和驱动使能信号控制电机转速，所述电机启动后规定时间内均速增加给定转速至额定值，给定速度与给定转速的调节步骤如下：
a.给定速度增加过程先给定初始速度，电控系统对比转速和给定转速后进行转速PID控制，检测电流值调整输出驱动信号的占空比将给定转速输入电机，直至实际转速达到给定转速；
b.检测单位时间霍尔沿数，计算电机实际转速用于与给定转速比较，判断是否达到额定转速，否则根据单位时间检测到的霍尔沿数选择增加给定转速的周期；
c.转速给定周期当霍尔沿数目＜6n，n为电机极对数，6n对应电机转动1圈后，以固定周期10ms进行调节，否则使用霍尔沿作为调节时钟，即霍尔三相信号每一相内部上下沿之间的时间。
2.根据权利要求1所述的一种空间在轨维修用电动工具缓启动控制方法，其特征在于，所述电动工具拧紧过程中输出转速限值60rpm，电动工具输出加转速限值30rpm/s，由启动开始2s自0rpm加速至60rpm后保持。
3.根据权利要求1所述的一种空间在轨维修用电动工具缓启动控制方法，其特征在于，所述电动工具拧松中，电机起始为堵转状态，检测到电机转速达到设定值后，判断螺钉松动，PWM占空比设置为30%，进行转速控制，重复拧紧过程电机转速控制过程。
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