CN114123889A - 一种电机转速控制方法、系统、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种电机转速控制方法、系统、电子设备及存储介质，涉及电机技术领域。该电机转速控制方法包括：获取电池电压信息；根据所述电池电压信息和目标驱动电压信息，获得调制信息；根据所述调制信息获得用于驱动电机的PWM占空比参数；根据所述PWM占空比参数生成电机转速控制信号；根据所述电机转速控制信号控制所述电机的转速。该电机转速控制方法可以实现在不增加硬件成本的情况下调节电机转速的技术效果。

Description

一种电机转速控制方法、系统、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种电机转速控制方法、系统、电子设备及存储介质。

背景技术

目前，随着生活水平的提高，越来越多的人使用电动个人护理器具，如电动牙刷，电动冲牙器，电动洁面仪等使用电池供电，马达提供动力的器具。一般电池经过电子开关(如常用晶体管)给电机供电，通过晶体管的开关控制电机的启停，进而控制器具的启停。器具在使用过程中，电池从满电到放电过程中，电池电压会逐渐降低直至截止。电池电压的变化，会相应的使加在电机两端的电压也变化，使电机转速变慢，输出功率降低，用户在使用过程可明显感到电池较低电量时，器具输出功率降低，如电动牙刷震动减弱，冲牙器水压减弱。

在现有的电机稳速稳压电路中，一般是采用专用集成电路来稳定电机转速，或是用传统电路先进行升压，再进行稳压后给电机供电。在原有功能电路上增加电路元器件，电路都比较复杂，成本较高。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种电机转速控制方法、系统、电子设备及存储介质，可以实现在不增加硬件成本的情况下调节电机转速的技术效果。

第一方面，本申请实施例提供了一种电机转速控制方法，包括：

获取电池电压信息；

根据所述电池电压信息和目标驱动电压信息，获得调制信息；

根据所述调制信息获得用于驱动电机的PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)占空比参数；

根据所述PWM占空比参数生成电机转速控制信号；

根据所述电机转速控制信号控制所述电机的转速。

在上述实现过程中，该电机转速控制方法通过获取电池电压信息，并结合电池电压信息和目标驱动电压信息调节用于驱动电机的PWM占空比参数，通过PWM占空比参数生成电机转速控制信号，来稳定电机的转速或功率，从而补偿因电池电压下降导制电机转速降低，使电机转速在电池电压降低情况下仍能保持稳定，克服现有技术中需要在原功能电路上增加器件电路进而增加成本的弊端；从而，该电机转速控制方法提升用户可以实现在不增加硬件成本的情况下调节电机转速的技术效果，提升用户体验。

进一步地，所述获取电池电压信息的步骤，包括：

对供电电池电压进行采样，生成所述电池电压信息。

在上述实现过程中，通过对供电电池电压进行采样，可以获得当前电池的输出电压，进而生成电池电压信息。

进一步地，所述根据所述电池电压信息和目标驱动电压信息，获得调制信息的步骤，包括：

根据电机工作电压，获得所述目标驱动电压信息；

计算所述电池电压信息和所述目标驱动电压信息之间的比值；

根据所述比值获得所述调制信息。

在上述实现过程中，通过计算电池电压信息和目标驱动电压信息之间的比值获得关于PWM占空比参数的调制信息，在电池电压降低情况下，仍能通过PWM占空比参数使电机转速仍能保持稳定。

进一步地，所述根据所述调制信息获得用于驱动电机的PWM占空比参数的步骤，包括：

根据所述比值获得脉冲信号占空比；

根据所述脉冲信号占空比获得所述PWM占空比参数。

第二方面，本申请实施例提供了一种电机转速控制系统，包括：

获取模块，用于获取电池电压信息；

调制模块，用于根据所述电池电压信息和目标驱动电压信息，获得调制信息；

占空比模块，用于根据所述调制信息获得用于驱动电机的PWM占空比参数；

转速模块，用于根据所述PWM占空比参数生成电机转速控制信号；

控制模块，用于根据所述电机转速控制信号控制所述电机的转速。

进一步地，所述获取模块具体用于对供电电池电压进行采样，生成所述电池电压信息。

进一步地，所述调制模块包括：

工作电压单元，用于根据电机工作电压，获得所述目标驱动电压信息；

比值单元，用于计算所述电池电压信息和所述目标驱动电压信息之间的比值；

调制单元，用于根据所述比值获得所述调制信息。

进一步地，所述占空比模块包括：

脉冲单元，用于根据所述比值获得脉冲信号占空比；

占空比单元，用于根据所述脉冲信号占空比获得所述PWM占空比参数。

第三方面，本申请实施例提供的一种电子设备，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面任一项所述的方法的步骤。

第四方面，本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行如第一方面任一项所述的方法。

第五方面，本申请实施例提供的一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面任一项所述的方法。

本申请公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本申请公开的上述技术即可得知。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电机转速控制方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种电机转速控制方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的电机转速控制系统的结构框图；

图4为本申请实施例提供的一种电子设备的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

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定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本申请实施例提供了一种电机转速控制方法、系统、电子设备及存储介质，可以应用于对电机的转速控制中，如电动牙刷等电器设备；该电机转速控制方法通过获取电池电压信息，并结合电池电压信息和目标驱动电压信息调节用于驱动电机的PWM占空比参数，通过PWM占空比参数生成电机转速控制信号，来稳定电机的转速或功率，从而补偿因电池电压下降导制电机转速降低，使电机转速在电池电压降低情况下仍能保持稳定，克服现有技术中需要在原功能电路上增加器件电路进而增加成本的弊端；从而，该电机转速控制方法提升用户可以实现在不增加硬件成本的情况下调节电机转速的技术效果，提升用户体验。

请参见图1，图1为本申请实施例提供的一种电机转速控制方法的流程示意图，该电机转速控制方法包括如下步骤：

S100：获取电池电压信息。

S200：根据电池电压信息和目标驱动电压信息，获得调制信息。

示例性地，本申请实施例提供的电机转速控制方法可以应用于电池驱动电机的场景中，如应用于电动牙刷；获取到的电池电压信息为电池当前的输出电压，目标驱动电压信息指的是电机的额定工作电压。

示例性地，本申请实施例提供的电机转速控制方法的应用场景可以是直流电机；直流电机(direct current machine)是指能将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。

S300：根据调制信息获得用于驱动电机的PWM占空比参数。

示例性地，PWM是Pulse Width Modulation的缩写，又称为脉冲宽度调制，利用微处理器的数字信号通过电子开关对电压进行周期性通断，电压周期的通断变化进而对电机进行连续调速。

S400：根据PWM占空比参数生成电机转速控制信号。

S500：根据电机转速控制信号控制电机的转速。

示例性地，根据调制信息调节PWM占空比参数，将PWM占空比参数调节至最佳范围；然后根据PWM占空比参数生成电机转速控制信号，根据电机转速控制信号控制电机的转速，可以稳定电机的转速或功率，从而补偿电池因电压下降导制电机转速降低的问题。

在一些实施场景中，该电机转速控制方法通过获取电池电压信息，并结合电池电压信息和目标驱动电压信息调节用于驱动电机的PWM占空比参数，通过PWM占空比参数生成电机转速控制信号，来稳定电机的转速或功率，从而补偿因电池电压下降导制电机转速降低，使电机转速在电池电压降低情况下仍能保持稳定，克服现有技术中需要在原功能电路上增加器件电路进而增加成本的弊端；从而，该电机转速控制方法提升用户可以实现在不增加硬件成本的情况下调节电机转速的技术效果，提升用户体验。

请参见图2，图2为本申请实施例提供的另一种电机转速控制方法的流程示意图。

示例性地，S100：获取电池电压信息的步骤，包括：

S110：对供电电池电压进行采样，生成电池电压信息。

示例性地，通过对供电电池电压进行采样，可以获得当前电池的输出电压，进而生成电池电压信息。

示例性地，S200：根据电池电压信息和目标驱动电压信息，获得调制信息的步骤，包括：

S210：根据电机工作电压，获得目标驱动电压信息；

S220：计算电池电压信息和目标驱动电压信息之间的比值；

S230：根据比值获得调制信息。

示例性地，通过计算电池电压信息和目标驱动电压信息之间的比值获得关于PWM占空比参数的调制信息，在电池电压降低情况下，仍能通过PWM占空比参数使电机转速仍能保持稳定。

示例性地，S300：根据调制信息获得用于驱动电机的PWM占空比参数的步骤，包括：

S310：根据比值获得脉冲信号占空比；

S320：根据脉冲信号占空比获得PWM占空比参数。

示例性地，一般电动牙刷通常有2-5个档位，不同档位对应不同的PWM占空比，并由PWM占空比控制电机转速或功率；当用户选择不同档位时，对应不同的PWM占空比驱动电机的运转，即可选择不同清洁强度。

示例性地，直流电机调速的本质也是调整驱动电机的电压实现；周期性变化的PWM电压信号经积分后获得的直流电压信号与PWM占空比信号是一种线性对应关系，直流电机在调整输出转速时，通常改变直流电机供电电压；若是由PWM方式驱动，则是改变驱动电机的PWM占空比以调整输出转速。一般锂电池充满电后电压为4.2V，电池在使用中随着电池电量逐渐减少，电压也逐渐降低，直到电池放电至截止电压低于3.0V。

因此，本申请实施例提供了一种电机转速控制方法，通过调节PWM占空比的方式来稳定电机转速；使用通过PWM占空比参数计算获得的电机转速控制信号驱动电机，根据电机转速控制信号控制电机的转速，在一定电压变化范围内，尽管电池电压随电池容量减小而逐渐减小，但通过调节PWM占空比，可以补偿电池电压降低部分，使积分后的电机两端电压基本不变，使得电机转速也相对较稳定。不改变原电路，不增加元器件成本，在原有单片机软件中加入采样计算控制程序即可实现本申请实施例提供的电机转速控制方法。

在一些实施场景中，电机的驱动电压一般低于或等于电池放电截止电压，如设定目标电机工作电压为3.0V，当电池电压由4.2V至3.0V变化时，对应驱动电机的占空比及马达两端积分后获得的电压如下表所示：

电池端电压(V)	调制占空比	积分后马达端电压(V)
			4.2	71％	3.0
4.1	73％	3.0
			4	75％	3.0
3.9	77％	3.0
			3.7	79％	3.0
3.7	81％	3.0
			3.6	83％	3.0
3.5	86％	3.0
			3.4	88％	3.0
3.3	91％	3.0
			3.2	94％	3.0
3.1	97％	3.0
			3	100％	3.0

表1

请参见图3，图3为本申请实施例提供的电机转速控制系统的结构框图，该电机转速控制系统包括：

获取模块100，用于获取电池电压信息；

调制模块200，用于根据电池电压信息和目标驱动电压信息，获得调制信息；

占空比模块300，用于根据调制信息获得用于驱动电机的PWM占空比参数；

转速模块400，用于根据PWM占空比参数生成电机转速控制信号；

控制模块500，用于根据电机转速控制信号控制电机的转速。

示例性地，获取模块100具体用于对供电电池电压进行采样，生成电池电压信息。

示例性地，调制模块200包括：

工作电压单元，用于根据电机工作电压，获得目标驱动电压信息；

比值单元，用于计算电池电压信息和目标驱动电压信息之间的比值；

调制单元，用于根据比值获得调制信息。

示例性地，占空比模块300包括：

脉冲单元，用于根据比值获得脉冲信号占空比；

占空比单元，用于根据脉冲信号占空比获得PWM占空比参数。

本申请还提供一种电子设备，请参见图4，图4为本申请实施例提供的一种电子设备的结构框图。电子设备可以包括处理器510、通信接口520、存储器530和至少一个通信总线540。其中，通信总线540用于实现这些组件直接的连接通信。其中，本申请实施例中电子设备的通信接口520用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。处理器510可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。

上述的处理器510可以是通用处理器，包括中央处理器(CPU，Central ProcessingUnit)、网络处理器(NP，Network Processor)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器510也可以是任何常规的处理器等。

存储器530可以是，但不限于，随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，只读存储器(ROM，Read Only Memory)，可编程只读存储器(PROM，Programmable Read-OnlyMemory)，可擦除只读存储器(EPROM，Erasable Programmable Read-Only Memory)，电可擦除只读存储器(EEPROM，Electric Erasable Programmable Read-Only Memory)等。存储器530中存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器510执行时，电子设备可以执行上述图1至图2方法实施例涉及的各个步骤。

可选地，电子设备还可以包括存储控制器、输入输出单元。

所述存储器530、存储控制器、处理器510、外设接口、输入输出单元各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通信总线540实现电性连接。所述处理器510用于执行存储器530中存储的可执行模块，例如电子设备包括的软件功能模块或计算机程序。

输入输出单元用于提供给用户创建任务以及为该任务创建启动可选时段或预设执行时间以实现用户与服务器的交互。所述输入输出单元可以是，但不限于，鼠标和键盘等。

可以理解，图4所示的结构仅为示意，所述电子设备还可包括比图4中所示更多或者更少的组件，或者具有与图4所示不同的配置。图4中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

本申请实施例还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，所述计算机程序被处理器执行时实现方法实施例所述的方法，为避免重复，此处不再赘述。

本申请还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行方法实施例所述的方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。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定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种电机转速控制方法，其特征在于，包括：

获取电池电压信息；

根据所述电池电压信息和目标驱动电压信息，获得调制信息；

根据所述调制信息获得用于驱动电机的PWM占空比参数；

根据所述PWM占空比参数生成电机转速控制信号；

根据所述电机转速控制信号控制所述电机的转速。

2.根据权利要求1所述的电机转速控制方法，其特征在于，所述获取电池电压信息的步骤，包括：

对供电电池电压进行采样，生成所述电池电压信息。

3.根据权利要求1所述的电机转速控制方法，其特征在于，所述根据所述电池电压信息和目标驱动电压信息，获得调制信息的步骤，包括：

根据电机工作电压，获得所述目标驱动电压信息；

计算所述电池电压信息和所述目标驱动电压信息之间的比值；

根据所述比值获得所述调制信息。

4.根据权利要求3所述的电机转速控制方法，其特征在于，所述根据所述调制信息获得用于驱动电机的PWM占空比参数的步骤，包括：

根据所述比值获得脉冲信号占空比；

根据所述脉冲信号占空比获得所述PWM占空比参数。

5.一种电机转速控制系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取电池电压信息；

调制模块，用于根据所述电池电压信息和目标驱动电压信息，获得调制信息；

占空比模块，用于根据所述调制信息获得用于驱动电机的PWM占空比参数；

转速模块，用于根据所述PWM占空比参数生成电机转速控制信号；

控制模块，用于根据所述电机转速控制信号控制所述电机的转速。

6.根据权利要求5所述的电机转速控制系统，其特征在于，所述获取模块具体用于对供电电池电压进行采样，生成所述电池电压信息。

7.根据权利要求5所述的电机转速控制系统，其特征在于，所述调制模块包括：

工作电压单元，用于根据电机工作电压，获得所述目标驱动电压信息；

比值单元，用于计算所述电池电压信息和所述目标驱动电压信息之间的比值；

调制单元，用于根据所述比值获得所述调制信息。

8.根据权利要求7所述的电机转速控制系统，其特征在于，所述占空比模块包括：

脉冲单元，用于根据所述比值获得脉冲信号占空比；

占空比单元，用于根据所述脉冲信号占空比获得所述PWM占空比参数。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述的电机转速控制方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求1至4任一项所述的电机转速控制方法。

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