CN114362617A - 一种双电机同步控制方法、系统和双电机设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种双电机同步控制方法、系统和双电机设备，该系统包括：获取第一电机和第二电机之间的参数偏差；根据参数偏差确定转速补偿量，并对第一电机进行转速补偿，得到第一电机的转速控制量；基于第一电机的转速控制量，通过矢量控制计算对应的驱动矢量；基于第二电机的转速参考量，通过矢量控制计算对应的驱动矢量；对第一电机和第二电机的驱动矢量进行变换，得到对应电机的驱动信号，并驱动第一电机和第二电机进行同步转动。该方法可以提高电机控制的实时准确性，并且降低电机的转速波动率，实现双电机的实时同步。

Description

一种双电机同步控制方法、系统和双电机设备

技术领域

本申请涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种双电机同步控制方法、系统和双电机设备。

背景技术

目前，转镜式扫描系统普遍利用电机驱动进行扫描，其以单电机方案及双电机方案居多，其中，双电机方案需要利用两个电机进行同步扫描。现有的双电机方案的控制方法主要利用两个独立的电机控制结构，位于底层的两个电机控制结构分别接受应用上层的速度指令来分别控制对应的电机，如图1所示，此时同步扫描的实现主要依靠上层速度指令的匹配来实现。

然而，在实际应用中发现，由于上层指令存在滞后性，导致无法真正实现两个电机的实时同步。而在如激光雷达等转镜式扫描系统的应用中，对实时扫描的同步性要求很高，现有的这种扫描方式会导致扫描角度分辨率下降、扫描点云晃动等问题。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种双电机同步控制方法、系统和双电机设备，该方法可以提高电机控制的实时准确性，减小转速波动率，实现双电机的实时同步。

第一方面，本申请实施例还提供一种双电机同步控制方法，包括：

获取第一电机和第二电机之间的参数偏差；

根据所述参数偏差确定转速补偿量，并对所述第一电机进行转速补偿，得到所述第一电机的转速控制量；

基于所述第一电机的转速控制量，通过矢量控制计算对应的驱动矢量；

基于所述第二电机的转速参考量，通过矢量控制计算对应的驱动矢量；

对所述第一电机和所述第二电机的所述驱动矢量进行变换，得到对应电机的驱动信号，并驱动所述第一电机和所述第二电机进行同步转动。

在一种实施例中，所述获取第一电机和第二电机之间的参数偏差，包括：

根据实时获得所述第一电机和所述第二电机的位移测量值，分别计算所述第一电机和所述第二电机各自的实际转动角度；

根据所述第一电机和所述第二电机各自的所述实际转动角度，分别计算各自的实际转速；

根据所述第一电机和所述第二电机的实际转速计算对应的相位偏差，所述相位偏差被定义为所述第一电机和所述第二电机之间的参数偏差。

在一种实施例中，所述获取第一电机和第二电机之间的参数偏差，包括：

根据实时获得的所述第二电机的位移测量值通过所述第一电机与所述第二电机之间的位置函数关系，计算所述第一电机的期望位置；

根据实时获得的所述第一电机的位移测量值和所述第一电机的期望位置，计算位置偏差，所述位置偏差被定义为所述第一电机和所述第二电机之间的参数偏差。

在一些种实施例中，按照每预设微秒级时间间隔计算一次所述第一电机和所述第二电机之间的参数偏差。

第二方面，本申请的实施例提供一种双电机同步控制系统，包括：

双轴鉴相器，用于获取第一电机和第二电机之间的参数偏差；

转速补偿器，用于根据所述参数偏差确定转速补偿量，并对所述第一电机进行转速补偿，得到所述第一电机的转速控制量；

第一控制器，用于基于所述第一电机的转速控制量，通过矢量控制计算对应的驱动矢量；

第二控制器，用于基于所述第二电机的转速参考量，通过矢量控制计算对应的驱动矢量；

矢量控制器，用于对所述第一电机和所述第二电机的所述驱动矢量进行变换，得到对应电机的驱动信号，并驱动所述第一电机和所述第二电机进行同步转动。

在一些实施例中，该双电机同步控制系统还包括：

位置观测器，用于根据实时获得的所述第一电机和所述第二电机的位移测量值，分别计算所述第一电机和所述第二电机各自的实际转动角度；

转速观测器，用于根据所述第一电机和所述第二电机各自的所述实际转动角度，分别计算各自的实际转速，以使所述双轴鉴相器根据各自的所述实际转速计算所述第一电机和所述第二电机之间的相位偏差。

在一些实施例中，该双电机同步控制系统还包括：

双轴位置观测器，用于根据实时获得的所述第二电机的位移测量值通过所述第一电机与所述第二电机之间的位置函数关系，计算所述第一电机的期望位置；

双轴位置观测器，还用于根据实时获得的所述第一电机的位移测量值和所述第一电机的期望位置，计算位置偏差，所述位置偏差被定义为所述第一电机和所述第二电机之间的参数偏差；

双轴位置观测器，还用于根据实时获得的所述第一电机和所述第二电机的位移测量值，计算所述第一电机和所述第二电机的实际转速。

在一些实施例中，所述第一控制器包括第一速度环和第一电流环；

所述第一速度环用于根据所述第一电机的所述转速控制量和所述实际转速，计算所述第一电机的电流控制量；

所述第一电流环用于根据所述电流控制量和反馈的实际电流，计算所述第一电机的驱动矢量。

在一些实施例中，所述第二控制器包括第二速度环和第二电流环；

所述第二速度环用于根据所述第二电机的转速参考量和所述实际转速，计算所述第二电机的电流控制量；

所述第二电流环用于根据所述电流控制量和反馈的实际电流，计算所述第二电机的驱动矢量。

在一些实施例中，所述第一速度环、所述第二速度环、所述第一电流环和所述第二电流环分别采用PI控制器、PD控制器和PID控制器中的任意一种构建。

第三方面，本申请实施例还提供一种双电机设备，所述双电机设备包括第一电机和第二电机、处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序以实施上述的双电机同步控制方法。

在一些实施例中，所述双电机设备为具有双轴光学转镜的激光雷达扫描设备、或基于双电机驱动的自动门控制系统。

第四方面，本申请实施例还提供一种可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上执行时，实施上述的双电机同步控制方法。

本申请的实施例具有如下有益效果：

本申请实施例的双电机同步控制方法通过获取两个电机的参数偏差并基于此计算出转速补偿量以其中一个电机的转速进行补偿，进而通过矢量控制算法来分别计算双电机所需的驱动矢量以用于实现同步驱动，由于用于同步驱动的控制矢量的生成及电机控制均在底层实现，相比现有的扫描同步依靠上层实现而电机控制在底层实现的方案，该方法可以提高电机控制的实时准确性，并且电机的转速波动率也得到明显降低，实现了双电机的实时同步。

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示出了现有技术中的双电机同步控制方案的示意图；

图2示出了本申请实施例的双电机设备的结构示意图；

图3示出了本申请实施例的激光雷达扫描设备的一种结构示意图；

图4示出了本申请实施例的双电机同步控制方法的第一流程图；

图5示出了本申请实施例的双电机同步控制方法的第二流程图；

图6示出了本申请实施例的双电机同步控制方法的第三流程图；

图7示出了本申请实施例的双电机同步控制系统的第一结构示意图；

图8示出了本申请实施例的双电机同步控制系统的第二结构示意图；

图9示出了本申请实施例的双电机同步控制系统的第三结构示意图。

主要元件符号说明：

10-双电机设备；11-处理器；12-存储器；13-第一电机；14-第二电机；100-双电机同步控制系统；110-双轴鉴相器；120-转速补偿器；130-第一控制器；140-第二控制器；150-矢量控制器；160-观测器；131-第一速度环；132-第一电流环；141-第二速度环；142-第二电流环；161-位置观测器；162-转速观测器；171-双轴位置观测器。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下文中，可在本申请的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本申请的各种实施例中被清楚地限定。

请参照图2，其为本申请实施例的双电机设备10的一种结构示意图。示范性地，该双电机设备10包括处理器11、存储器12、第一电机13和第二电机14等，其中，第一电机13、第二电机14和存储器12均与处理器11连接，存储器12存储有计算机程序，处理器11用于执行所述计算机程序以实施本申请实施例的双电机同步控制方法，可以有效地解决现有双电机驱动方案存在的应用上层下发的速度指令存在滞后性的问题，从而实现双电机的实时同步。

其中，处理器11可以是一种具有信号的处理能力的集成电路芯片。示范性地，处理器11可以是通用处理器，包括专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件等中的至少一种。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，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。

可以理解的是，对于本申请实施例中的双电机同步控制系统中的各个组成部分，可以是以软件模块的形式存在，也可以是通过硬件模块的形式存在，其具体存在的形式并不作限定。例如，当以软件模块的形式存在时，处理器11用于实现这些软件模块的功能；若以硬件模块的形式存在，则该处理器11可以是多核处理器等。

其中，存储器12可以但不限于是，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器12用于存储计算机程序，处理器11在接收到执行指令后，可相应地执行计算机程序。

在本申请实施例中，第一电机13和第二电机14的类型相同，关于具体的类型这里不限定，例如，可以为，但不限于为永磁同步电机(PMSM，Permanent Magnet SynchronousMotor)、直流无刷电机(BLDC，Brushless DC)等。其中，对于三相电机而言，由于三相电机的每相都需要相应的交流电信号，为方便运算，这里将采样得到的三相交流电信号变换为一个磁场矢量，然后以矢量形式在上述的控制器中进行运算，最后通过矢量转换，重新得到对应的三相电信号以用于电机各相驱动。

在本申请实施例中，该双电机同步控制系统或方法可应用于需要控制两个电机进行同步转动的任意场景，例如，如图3所示的转镜式激光雷达扫描设备，其中，该扫描设备包括一主转镜和次转镜，两个转镜的转动分别由各自的电机驱动，通过控制这两个电机实时同步，使得发射出的激光能够通过转镜使光斑在视场内按一定的规律移动(如从上到下、从左到右等)，从而完成整个扫描过程。当然，除上述的转镜式扫描设备外，诸如需要通过双电机进行同步驱动的设备，如基于双电机驱动的自动门控制系统等，同样可适用于本申请实施例的双电机同步控制方法，这里不作限定。

可以理解的是，图1所示的框图仅为双电机设备10的一种组成示意图，双电机设备10还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现，这里不作限定。

基于上述双电机设备10的结构，下面结合具体的实施例来说明本申请实施例的双电机同步控制方法。

在理想情况下，对于任意时间跨度，用于同步转动的第一电机和第二电机的位移量应当始终是一个恒定的比例关系，例如，当第一电机的旋转行程为X时，第二电机的旋转行程理论上应为N*X，在实际应用中，可允许两者的误差不超过0.1°。然而，随着不断的转动，可能由于系统内部或外界等其他因素的影响，容易出现两个电机的同步关系发生偏离。对此，本申请实施例提出通过对两个电机的偏离程度进行监测并产生一个补偿量，进而将该补偿量叠加到其中一个电机的转速指令上，以实现通过控制该电机的变速行为来纠正两个电机之间的偏离，从而达到实时同步。

请参照图4，其为本申请实施例的双电机同步控制方法的一种流程图。示范性地，该双电机同步控制方法包括步骤S110～S150：

S110，获取第一电机和第二电机之间的参数偏差。

其中，参数偏差是指在持续转动过程中，由于受到外界或内部环境等其他因素的影响，两个电机在同步转动控制时产生的位置、转速或相位等参数差异，具体可根据需求来选取。值得注意的是，本申请实施例中，两个电机之间的参数偏差将进行周期性获取，且对每次的参数偏差的获取时间间隔很短，由于本方法都在底层实现，例如，可按照微秒级别的时间间隔来获取。

以获取两个电机之间的相位偏差为例，在一种实施方式中，如图5所示，步骤S110包括子步骤S210～S230：

S210，根据实时获得的第一电机和第二电机的位移测量值，分别计算第一电机和第二电机各自的实际转动角度。S220，根据第一电机和第二电机各自的实际转动角度，分别计算各自的实际转速。S230，根据第一电机和第二电机的实际转速计算对应的相位偏差，而该相位偏差即被定义为第一电机和第二电机之间的参数偏差。

例如，可通过相应的位置编码器或角度传感器等直接测量得到该第一电机和第二电机的位移测量值，进而计算出对应的转动角度及实际转速。作为一种更优的方式，在得到位移测量值后，可通过相应的观测器来计算出两个电机各自的实际转动角度及实际转速。应当理解的是，在实际应用中，对于位移量及转速等状态变量，由于控制系统中往往会存在一些扰动，通过传感器得到的测量值并不能直接等同，这里通过观测器来计算得到位移及转速等变量的估计值以用于计算相位偏差，可以使得计算到的相位偏差更为真实、准确。

而在另一种可选的方案中，也可以通过获取其中一个电机的实际位置与期望位置之间的偏差来得到两个电机的参数偏差，其中，该电机的期望位置由两个电机预先建立的位置函数关系及另一个电机的实际位置来计算得到。示范性地，如图6所示，步骤S110包括子步骤S310～S320：

S310，根据实时获得的第二电机的位移测量值通过第一电机与第二电机之间的位置函数关系，计算第一电机的期望位置。S320，根据实时获得的第一电机的位移测量值和第一电机的期望位置，计算位置偏差，该位置偏差被定义为第一电机和第二电机之间的参数偏差。

例如，可根据两个电机的旋转轴之间的位置关系，建立两个电机之间的函数关系，记为θ_A＝F(θ_B)，这样可以利用其中一个电机的位置反馈来计算出另一个电机的期望位置，理论上，两个电机若是同步，则该另一电机反馈的实际位置应当与期望位置重合，否则将存在位置偏差。于是，可根据该位置偏差来判断出当前电机是超前还是滞后，进而确定该当前电机的转速调整量。以获取第一电机的位置偏差为例，若第二电机反馈的位置为θ_B(k)，则可利用上述函数关系，得到第一电机的期望位置为θ_Aref(k)＝F(θ_B(k))，通过传感器等测量得到第一电机的实际位置，进而，根据第一电机的实际位置与期望位置之间的偏差来计算对应的转速补偿量。

于是，在获取到两个电机的参数偏差后，则可利用该参数偏差来计算其中一个电机的转速补偿量。

S120，根据所述参数偏差确定转速补偿量，并对第一电机进行转速补偿，得到第一电机的转速控制量。

其中，转速补偿量是指对其中一个电机进行转速调整的调整值。在本实施例中，先给定每个电机所需的参考转速(也为期望转速)，然而由于出现两个电机的位移量偏移，这里将选取其中一个电机进行变速调整，即在参考转速的基础上叠加该转速补偿量来得到最终的转速控制量，以纠正偏移。

可以理解，这里的第一电机可以是两个电机中的任意一个，其用于表示是对其中一个电机进行补偿而不是同时补偿。例如，假设有A电机和B电机，则可以将A电机定义为第一电机，而B电机定义为第二电机；也可以将B电机定义为第一电机，而A电机定义为第二电机。换言之，既可以选择对A电机进行补偿，也可以选择对B电机进行补偿，这里不作限定。这里是以对第一电机进行补偿为例进行说明，在实际应用中，也可以选择对第二电机进行补偿，这里不作限定。

示范性地，若该参数偏差为上述的相位偏差Δθ，则可利用相位偏差Δθ来确定转速补偿量Δω，并对第一电机进行转速补偿，得到第一电机的转速控制量。或者，也可以通过上述的第一电机的位置偏差来根据转动位置与转速之间的关系来计算该转速补偿量Δω，这里不作限定。进而，在预先给定的第一电机的参考转速的基础上叠加该转速补偿量，得到第一电机最终的转速控制量。

又或者，以上述获得的第一电机的位移测量值和第一电机的期望位置为例，在计算转速补偿量，这里可利用位置偏差进行PID反馈运算，得到转速补偿量。其中，如果运算结果为正，则第一电机超前，需要给出一个负的转速补偿量，使第一电机减速；反之则第一电机滞后，需要给出一个正的转速补偿量，使第一电机加速。

可以理解，对于上述的以位置偏差作为参数偏差的方案，通过对双轴位置关系函数化，用一个电机轴的当前位置去锁定另一个电机轴的参考位置(即期望位置)，并进行PID闭环控制，可以准确地计算出两个电机之间的偏差程度并进行同步控制。此外，由于是直接在驱动层面补偿速度环，而不需要通过指令交互(指令交互无法保证执行频率)，这样可以保证实时性。

以上述的PMSM电机为例，在本实施例中，将采用矢量控制(FOC，又称磁场定向控制)技术来计算各个电机所需的驱动矢量。其中，矢量控制主要是通过对电机电流的控制以实现对电机转矩(电流)、速度、位置的控制。例如，可将速度作为外环，而将电流作为内环，即设计一个速度环和电流环来计算相应的转速控制量和电流控制量。当然，还可以采用将位置作为最外环、速度作为中间环，而电流作为最内环等方式来实现，这里不作限定。

这里以仅包括速度环和电流环为例，其中，速度环主要用于使对应电机尽量维持在所需的转速，并尽量减小转速的波动。而电流环主要用于使对应电机中的三相电流一直保持在需要的电流大小，以保证电机持续转动并维持在所需的转速状态。

S130，基于第一电机的转速控制量通过矢量控制计算对应的驱动矢量。

示范性地，根据第一电机的转速控制量和实际转速，通过第一速度环计算第一电机的电流控制量；进而，根据第一电机的电流控制量和反馈的实际电流通过第一电流环计算出第一电机的驱动矢量。

S140，基于第二电机的转速参考量通过矢量控制计算对应的驱动矢量。

同理，对于第二电机对应的驱动矢量，可根据第二电机的转速参考量和实际转速通过第二速度环计算第二电机的电流控制量；进而，根据第二电机的电流控制量和反馈的实际电流通过第二电流环计算出第二电机的驱动矢量。

其中，对于上述的速度环和电流环，可以采用相同类型的控制器模型构建得到，也可以采用不同类型的控制器模型构建得到。例如，可采用PI(比例-积分)控制器、PD(比例-微分)控制器和PID(比例-积分-微分)控制器等中的任意一种得到。

S150，对第一电机和第二电机的驱动矢量进行变换，得到对应电机的驱动信号，以驱动第一电机和第二电机进行同步转动。

于是，在得到两个电机各自的驱动矢量后，还需要将其转换为电机所需的三相驱动电信号，进而将转换后的三相驱动电信号输入至相应电机接口，以直接驱动电机进行转动。应当明白的，利用上述的驱动信号可以为电机产生一个旋转的励磁磁场，使得电机的转子能够在该磁场的作用下，产生一个转矩，从而使电机进行转动及维持上述所需的转速。

可以理解的是，由于其中一个电机的驱动矢量是基于两个电机之间的相位偏差进行补偿后计算得到的，这样可以最大化减少两个电机之间的转动偏差，并且本申请实施例中，从对电机的同步状态观测、到计算转速补偿以及生成控制矢量等这一系列操作均在底层实现，而不需要反馈到应用上层来计算及指令下发，故可以避免上层指令的滞后性问题，提高了电机控制的实时准确性且转速波动也明显减小，实现了两个电机的实时同步。

为了验证该双电机同步控制方法的有效性，这里以应用在激光雷达扫描设备中为例，在实际测试中，通过每隔62.5微秒对A轴的位置反馈与A轴的位置期望进行PID反馈运算来得到第一电机的转速补偿量，经实际测试得到，在该激光雷达扫描设备中，双电机控制的实时准确性由原来的±1.5°提升至±0.1°，转速波动率也由原来的0.2％降低至0.004％，得到了明显降低。与此同时，通过在底层实现上述的同步控制方法，该设备的扫描分辨率也得到了提升，这使得扫描结果的点云在分布上更加均匀，并且扫描点不会出现明显跳动、扫描线不会明显晃动等。

基于上述的双电机同步控制方法，下面结合具体的实施例来说明本申请实施例的双电机同步控制系统中各个组成部分及工作过程。

请参照图7，其为本申请实施例的双电机同步控制系统100的主要架构。示范性地，双电机同步控制系统100包括双轴鉴相器110、转速补偿器120、第一控制器130、第二控制器140和矢量控制器150等，其中，双轴鉴相器110用于获取处于转动状态的第一电机和第二电机之间的参数偏差；转速补偿器120用于根据获取的参数偏差确定转速补偿量，并对两个电机中的其中一个进行转速补偿；第一控制器130和第二控制器140则分别用于通过矢量控制算法来计算得到第一电机和第二电机的驱动矢量；而矢量控制器150用于对驱动矢量进行变换以得到用于驱动电机的可用驱动信号，如三相驱动电压信号或电流信号等，然后将这三相驱动信号输入到对应的电机接口，以直接驱动两个电机进行同步转动。可以理解，本实施例中的“第一控制器”和“第二控制器”等中的“第一”和“第二”主要用于区分两个电机分别采用不同的控制器进行控制。

为获得两个电机的参数偏差，这里可采用观测器来获得。例如，可采用如卡尔曼滤波器等来构建该观测器。示范性地，该系统还包括观测器160，在一种可选的方案中，如图8所示，该观测器160可包括位置观测器161和转速观测器162，可选地，可为两个电机设置各自的位置观测器161和转速观测器162。其中，位置观测器161可用于根据实时获得的第一电机和第二电机的位移测量值，分别计算第一电机和第二电机各自的实际转动角度。而转速观测器162则用于根据第一电机和第二电机各自的实际转动角度，分别计算各自的实际转速。然后，两个电机的实际转速被输入到双轴鉴相器110中，以使双轴鉴相器110可根据两个电机的实际转速，基于相位θ与转速ω之间满足的关系θ＝ωt，可计算得到两者之间的相位偏差Δθ，而该相位偏差即作为上述的参数偏差。

在另一种可选的方案中，如图9所示，该观测器160包括双轴位置观测器171，其中，双轴位置观测器171用于根据实时获得的第二电机的位移测量值通过第一电机与第二电机之间的位置函数关系，计算第一电机的期望位置；进而，双轴位置观测器171还用于根据实时获得的第一电机的位移测量值和第一电机的期望位置，计算位置偏差，该位置偏差被定义为第一电机和第二电机之间的参数偏差。进一步可选地，在得到第一电机和第二电机各自的位移测量值时，可在计算第一电机的期望位置的过程中，还进一步计算出第一电机和第二电机各自的实际转速，以便将计算到的实际转速发送到对应的第一转速控制器及第二转速控制器中进行后续运算，因此，这里也称为双轴位置、速度观测器。

在一种实施方式中，作为第一电机的控制模块，第一控制器130包括第一速度环131(也称第一转速控制器)和第一电流环132(也称第一电流控制器)，如图7所示。具体地，第一速度环131的输入量包括第一电机的转速指令及反馈的实际转速，其输出量为第一电机所需的电流控制量(即电流指令)。而第一电流环132的输入量包括第一电机所需的电流指令及反馈的实际电流矢量，其输出量为第一电机所需的驱动矢量，也称为控制矢量。

可以理解的是，作为第二电机的控制模块，第二控制器140可采用与上述第一控制器130相同的结构设计，即第二控制器140包括第二速度环141(也称第二转速控制器)和第二电流环142(也称第二电流控制器)，其中，第二速度环141和第二电流环142的作用与上述的第一速度环131和第一电流环132的作用相同，这里不重复描述。

值得注意的是，为实现同步，需要对其中一个电机进行转速补偿，对于选取的作为补偿对象的电机，其速度环所输入的转速指令将由给定的参考转速及由转速补偿器120计算到的转速补偿量进行叠加得到，而对于未补偿的另一电机，则将给定的参考转速直接作为所需的转速指令。

矢量控制器150用于将驱动矢量进行正变换，得到对应的电机驱动信号，并将该电机驱动信号输入到对应的电机接口，以驱动两个电机同步转动。此外，矢量控制器150还可用于将反馈的电机的三相交流电信号进行逆变换，得到对应的磁场矢量，以便进行后续的矢量运算等。

需要说明的是，本申请实施例所提供的双电机同步控制系统100，其基本原理及产生的技术效果与上述实施例中的双电机同步控制方法中的各个组成部分的功能相同。为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的针对双电机同步控制方法中的描述内容，这里不再重复描述。

此外，本申请还提供了一种可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上执行时，使上述的双电机设备10执行上述的双电机同步控制系统中各个组成部分的功能或双电机同步控制方法。

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，附图中的流程图和结构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，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，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/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或单元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，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。

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(可以是智能手机、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，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。

Claims (12)

1.一种双电机同步控制方法，其特征在于，包括：

获取第一电机和第二电机之间的参数偏差；

根据所述参数偏差确定转速补偿量，并对所述第一电机进行转速补偿，得到所述第一电机的转速控制量；

基于所述第一电机的转速控制量，通过矢量控制计算对应的驱动矢量；

基于所述第二电机的转速参考量，通过矢量控制计算对应的驱动矢量；

对所述第一电机和所述第二电机的所述驱动矢量进行变换，得到对应电机的驱动信号，并驱动所述第一电机和所述第二电机进行同步转动。

2.根据权利要求1所述的双电机同步控制方法，其特征在于，所述获取第一电机和第二电机之间的参数偏差，包括：

根据实时获得的所述第一电机和所述第二电机的位移测量值，分别计算所述第一电机和所述第二电机各自的实际转动角度；

根据所述第一电机和所述第二电机各自的所述实际转动角度，分别计算各自的实际转速；

根据所述第一电机和所述第二电机的实际转速计算对应的相位偏差，所述相位偏差被定义为所述第一电机和所述第二电机之间的参数偏差。

3.根据权利要求1所述的双电机同步控制方法，其特征在于，所述获取第一电机和第二电机之间的参数偏差，包括：

根据实时获得的所述第二电机的位移测量值通过所述第一电机与所述第二电机之间的位置函数关系，计算所述第一电机的期望位置；

根据实时获得的所述第一电机的位移测量值和所述第一电机的期望位置，计算位置偏差，所述位置偏差被定义为所述第一电机和所述第二电机之间的参数偏差。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的双电机同步控制方法，其特征在于，按照每预设微秒级时间间隔计算一次所述第一电机和所述第二电机之间的参数偏差。

5.一种双电机同步控制系统，其特征在于，包括：

双轴鉴相器，用于获取第一电机和第二电机之间的参数偏差；

转速补偿器，用于根据所述参数偏差确定转速补偿量，并对所述第一电机进行转速补偿，得到所述第一电机的转速控制量；

第一控制器，用于基于所述第一电机的转速控制量，通过矢量控制计算对应的驱动矢量；

第二控制器，用于基于所述第二电机的转速参考量，通过矢量控制计算对应的驱动矢量；

矢量控制器，用于对所述第一电机和所述第二电机的所述驱动矢量进行变换，得到对应电机的驱动信号，并驱动所述第一电机和所述第二电机进行同步转动。

6.根据权利要求5所述的双电机同步控制系统，其特征在于，还包括：

位置观测器，用于根据实时获得的所述第一电机和所述第二电机的位移测量值，分别计算所述第一电机和所述第二电机各自的实际转动角度；

转速观测器，用于根据所述第一电机和所述第二电机各自的所述实际转动角度，分别计算各自的实际转速，以使所述双轴鉴相器根据各自的所述实际转速计算所述第一电机和所述第二电机之间的相位偏差，所述相位偏差被定义为所述第一电机和第二电机之间的参数偏差。

7.根据权利要求5所述的双电机同步控制系统，其特征在于，还包括：

双轴位置观测器，用于根据实时获得的所述第二电机的位移测量值通过所述第一电机与所述第二电机之间的位置函数关系，计算所述第一电机的期望位置；

所述双轴位置观测器，还用于根据实时获得的所述第一电机的位移测量值和所述第一电机的期望位置，计算位置偏差，所述位置偏差被定义为所述第一电机和所述第二电机之间的参数偏差；

所述双轴位置观测器，还用于根据实时获得的所述第一电机和所述第二电机的位移测量值，计算所述第一电机和所述第二电机的实际转速。

8.根据权利要求6或7所述的双电机同步控制系统，其特征在于，所述第一控制器包括第一速度环和第一电流环，所述第二控制器包括第二速度环和第二电流环；

所述第一速度环用于根据所述第一电机的所述转速控制量和所述实际转速，计算所述第一电机的电流控制量；

所述第一电流环用于根据所述电流控制量和反馈的实际电流，计算所述第一电机的驱动矢量；

所述第二速度环用于根据所述第二电机的转速参考量和所述实际转速，计算所述第二电机的电流控制量；

所述第二电流环用于根据所述电流控制量和反馈的实际电流，计算所述第二电机的驱动矢量。

9.根据权利要求8所述的双电机同步控制系统，其特征在于，所述第一速度环、所述第二速度环、所述第一电流环和所述第二电流环分别采用PI控制器、PD控制器和PID控制器中的任意一种构建。

10.一种双电机设备，其特征在于，所述双电机设备包括第一电机和第二电机、处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序以实施权利要求1至4中任一项所述的双电机同步控制方法。

11.根据权利要求10所述的双电机设备，其特征在于，所述双电机设备为具有双轴光学转镜的激光雷达扫描设备、或基于双电机驱动的自动门控制系统。

12.一种可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上执行时，实施根据权利要求1至4中任一项所述的双电机同步控制方法。

Images