CN115882688A - 一种直驱系统及其控制方法、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种直驱系统及其控制方法、电子设备及存储介质。在直驱系统中，针对初级设计了位置模式与电流模式，在位置模式下，可以根据动子在导轨上的绝对位置信息与动子在导轨上全行程范围内的预定位置输出位置控制指令，使得驱动器根据位置控制指令调整初级内绕组的电流大小，目的是改变绕组与磁钢之间的推力大小，以将动子移动至预设位置；在电流模式下，可以输出电流控制指令，使得驱动器根据电流控制指令向绕组提供电流，目的是补偿动子移动时的推力损失，而不对动子的位置进行控制。由此可见，本申请既保证了动子的正常移动，又补偿了动子移动时的推力损失，而且不需要对驱动器的功能进行定制、改造，从而提升了驱动器使用的通用性。

Description

一种直驱系统及其控制方法、电子设备及存储介质

【技术领域】

本申请涉及直驱传输技术领域，尤其涉及一种直驱系统及其控制方法、电子设备及存储介质。

【背景技术】

相关技术中，直驱传输系统通常包括多个动子、用于通过产生磁场的方式推动多个动子沿预定方向做直线运动的多个定子及分别与多个定子驱动连接的多个驱动器，其常规的控制方案是采用主从切换控制来实现动子跨定子的平稳过渡，该控制方案包括主轴模式与从轴模式，其中，主轴模式下通过驱动器调整相应定子内绕组的电流大小以改变对相应动子的推力，进而改变相应动子的位置，从轴模式下驱动器输送至相应定子内绕组的电流大小固定不变。但是，这种控制方案仍然存在许多弊端，比如：需要对驱动器的功能进行定制、改造，降低了驱动器使用的通用性；动子跨定子的过渡过程中，存在单主控的时段，导致对动子的推力损失。

因此，有必要对上述直驱传输系统的控制方案进行改进。

【发明内容】

本申请的目的在于提供一种直驱系统及其控制方法、电子设备及存储介质，旨在解决相关技术中直驱传输系统内驱动器的使用通用性较差、对动子的推力易损失的问题。

为了解决相关技术中所存在的上述技术问题，本申请实施例第一方面提供了一种直驱系统，包括定子、设置于定子上且沿定子的长度方向相邻排列的多个具有绕组的初级、分别连接于多个初级内的绕组的多个驱动器、连接于多个驱动器的控制器、设置于定子上且分别与多个初级相对应的连接于相应驱动器的多个第一位置反馈器件、设置于定子上且分别位于多个初级的相对两侧的导轨、滑动连接于导轨的多个动子，每个动子上均设置有磁钢及第二位置反馈器件，第一位置反馈器件与第二位置反馈器件相对应，绕组与磁钢相对应；其中：

绕组用于通过在通电时产生行波磁场的方式在自身与磁钢之间产生推力，以带动动子沿导轨运动；

第一位置反馈器件用于感知第二位置反馈器件，以得到动子与初级之间的相对位置信息；

控制器用于根据相对位置信息计算动子在导轨上的绝对位置信息，以及根据相对位置信息切换初级的工作模式；其中，工作模式包括位置模式与电流模式，在位置模式下，控制器用于根据绝对位置信息与动子在导轨上的全行程范围内的预定位置输出位置控制指令，驱动器用于根据位置控制指令调整绕组的电流大小以使动子移动至预设位置；在电流模式下，控制器用于输出电流控制指令，驱动器用于根据电流控制指令向绕组提供电流以补偿动子移动时的推力损失。

本申请实施例第二方面提供了一种直驱系统的控制方法，应用于本申请实施例第一方面所述的直驱系统，包括：

控制第一位置反馈器件感知第二位置反馈器件，以得到动子与初级之间的相对位置信息；

根据相对位置信息计算动子在导轨上的绝对位置信息；

根据相对位置信息切换初级的工作模式；其中，工作模式包括位置模式与电流模式，在位置模式下，根据绝对位置信息与动子在导轨上全行程范围内的预定位置输出位置控制指令，以使驱动器根据位置控制指令调整初级内绕组的电流大小，改变绕组与磁钢之间的推力大小以将动子移动至预设位置；在电流模式下，输出电流控制指令以使驱动器根据电流控制指令向绕组提供电流，以补偿动子移动时的推力损失。

本申请实施例第三方面提供了一种电子设备，包括存储器和至少一个处理器，其中，存储器用于存储至少一个程序，且当至少一个程序被至少一个处理器执行时，使得至少一个处理器执行本申请实施例第二方面所述的直驱系统的控制方法。

本申请实施例第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，该可执行指令被执行时执行本申请实施例第二方面所述的直驱系统的控制方法。

从上述描述可知，与相关技术相比，本申请的有益效果在于：

针对初级设计了两种工作模式，分别为位置模式和电流模式，在位置模式下，可以根据动子在导轨上的绝对位置信息与动子在导轨上全行程范围内的预定位置输出位置控制指令，使得驱动器根据位置控制指令调整初级内绕组的电流大小，目的是改变绕组与磁钢之间的推力大小以将动子移动至预设位置；在电流模式下，可以输出电流控制指令，使得驱动器根据电流控制指令向绕组提供电流，目的是补偿动子移动时的推力损失，而不对动子的位置进行控制。由此可见，本申请通过初级的位置模式保证了动子的正常移动，同时通过初级的电流模式有效地补偿了动子移动时的推力损失，而且不需要对驱动器的功能进行定制、改造，从而提升了驱动器使用的通用性。

【附图说明】

为了更清楚地说明相关技术或本申请实施例中的技术方案，下面将对相关技术或本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，而并非是全部实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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的附图。

图1为本申请实施例提供的直驱系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的直驱系统的侧视图；

图3为本申请实施例提供的直驱系统的分解示意图；

图4为本申请实施例提供的初级的分解示意图；

图5为本申请实施例提供的直驱系统的控制方法的流程示意图；

图6为本申请实施例提供的初级与磁钢的第一种相对位置示意图；

图7为本申请实施例提供的初级与磁钢的第二种相对位置示意图；

图8为本申请实施例提供的初级与磁钢的第三种相对位置示意图；

图9为本申请实施例提供的电子设备的模块框图；

图10为本申请实施例提供的计算机可读存储介质的模块框图。

【具体实施方式】

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加的明显、易懂，下面将结合本申请实施例及其附图，对本申请进行清楚、完整地描述，其中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。应当理解的是，下面所描述的本申请的各个实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请，也即基于本申请的各个实施例，本领域的普通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。此外，下面所描述的本申请的各个实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为本申请实施例提供的直驱系统的结构示意图，图2为本申请实施例提供的直驱系统的侧视图，本申请实施例提供了一种直驱系统，该直驱系统包括定子10、多个具有绕组21的初级20、多个驱动器(图中未示出)、控制器(图中未示出)、多个第一位置反馈器件30、导轨40、多个动子50、多个磁钢60及多个第二位置反馈器件70，其中，多个初级20设置于定子10上且沿定子10的长度方向相邻排列，多个驱动器分别连接于多个初级20内的绕组21，控制器连接于多个驱动器，多个第一位置反馈器件30设置于定子10上且分别与多个初级20相对应，多个第一位置反馈器件30分别连接于相应的驱动器，导轨40设置于定子10上且分别位于多个初级20的相对两侧，多个动子50滑动连接于导轨40，每个动子50上均设置有磁钢60及第二位置反馈器件70，第一位置反馈器件30与第二位置反馈器件70相对应，绕组21与磁钢60相对应。优选的是，第一位置反馈器件30处于相应初级20的中间位置处；多个驱动器采用高速总线级联至控制器。

具体地，直驱系统待机时，动子50的磁钢60与其附近初级20的绕组21之间产生气隙磁场，通过驱动器对绕组21输出电流，使得绕组21产生行波磁场，进一步使动子50的磁钢60与通电的绕组21之间产生推力，使得动子50沿着导轨40向推力的方向运动。在实际的应用中，第一位置反馈器件30用于感知第二位置反馈器件70，以得到动子50与初级20之间的相对位置信息；控制器用于根据相对位置信息计算动子50在导轨40上的绝对位置信息，以及根据相对位置信息切换初级20的工作模式；其中，工作模式包括位置模式与电流模式，在位置模式下，控制器用于根据绝对位置信息与动子50在导轨40上全行程范围内的预定位置输出位置控制指令，驱动器用于根据位置控制指令调整绕组21的电流大小以使动子50移动至预设位置；在电流模式下，控制器用于输出电流控制指令，驱动器用于根据电流控制指令向绕组21提供电流以补偿动子50移动时的推力损失，而不控制动子50的位置。优选的是，第一位置反馈器件30采用读头，第二位置反馈器件70采用增量式栅尺，包括但不限于光栅尺和磁栅尺。

在一些实施方式中，图3为本申请实施例提供的直驱系统的分解示意图，每个动子50上均设置有多个磁钢60，动子50上还设置有第二导磁体80，此种结构下，多个磁钢60均设置于第二导磁体80远离动子50的一侧。

在一些实施方式中，仍然参阅图3，初级20还包括第一导磁体22，且第一导磁体22设置于定子10上，此种结构下，绕组21设置于第一导磁体22远离定子10的一侧。作为其中的一种实施方式，图4为本申请实施例提供的初级20的分解示意图，每个初级20均包括多个绕组21，第一导磁体22包括设置于定子10上的本体221，本体221远离定子10的一侧形成有向远离定子10的方向延伸且相互间隔的多个套接部222，且多个绕组21分别套设于多个套接部222。

需要提醒本领域技术人员注意的是，上述实施方式仅作为本申请实施例的优选实现，其并非是对所描述内容的唯一限定；对此，本领域技术人员可以在本申请实施例的基础上，根据实际应用场景进行灵活设定。

由上可见，本申请实施例针对初级20设计了两种工作模式，分别为位置模式和电流模式，在位置模式下，可以根据动子50在导轨40上的绝对位置信息与动子50在导轨40上全行程范围内的预定位置输出位置控制指令，使得驱动器根据位置控制指令调整初级20内绕组21的电流大小，目的是改变绕组21与磁钢60之间的推力大小以将动子50移动至预设位置；在电流模式下，可以输出电流控制指令，使得驱动器根据电流控制指令向绕组21提供电流，目的是补偿动子50移动时的推力损失，而不对动子50的位置进行控制。可以理解的是，本申请实施例通过初级20的位置模式保证了动子50的正常移动，同时通过初级20的电流模式有效地补偿了动子50移动时的推力损失，而且不需要对驱动器的功能进行定制、改造，从而提升了驱动器使用的通用性。此外，位置控制指令、电流控制指令的下发都由控制器执行，可以有效地避免同一动子50因收到不同初级20的推力所导致的速度波动。

图5为本申请实施例提供的直驱系统的控制方法的流程示意图，本申请实施例还提供了一种直驱系统的控制方法，其应用于本申请实施例提供的前述直驱系统，该直驱系统的控制方法包括如下步骤501至503。

步骤501、控制第一位置反馈器件感知第二位置反馈器件，以得到动子与初级之间的相对位置信息。

在本申请实施例中，使用直驱系统时，需要通过与初级20相对应的第一位置反馈器件30去感应正在沿导轨40滑动的动子50上的第二位置反馈器件70，从而据此获取动子50与初级20之间的相对位置信息。

步骤502、根据相对位置信息计算动子在导轨上的绝对位置信息。

在本申请实施例中，获取到动子50与初级20之间的相对位置信息之后，还需要根据所获取的相对位置信息计算动子50在导轨40上的绝对位置信息。可以理解的是，初级20、导轨40均是固定在定子10上的，只有动子50沿着导轨40滑动，故而可以根据动子50与初级20之间的相对位置信息计算出动子50在导轨40上的绝对位置信息。

步骤503、根据相对位置信息切换初级的工作模式。

在本申请实施例中，计算出动子50在导轨40上的绝对位置信息之后，还需要根据相对位置信息切换初级20的工作模式。具体地，工作模式包括位置模式与电流模式，在位置模式下，根据动子50在导轨40上的绝对位置信息与动子50在导轨40上全行程范围内的预定位置输出位置控制指令，以使驱动器根据位置控制指令调整初级20内绕组21的电流大小，目的是改变绕组21与磁钢60之间的推力大小，以将动子50移动至预设位置；在电流模式下，输出电流控制指令以使驱动器根据电流控制指令向绕组21提供电流，以补偿动子50移动时的推力损失，而不对动子50的位置进行控制。

在一些实施方式中，步骤503具体可以包括：请参阅图6，若磁钢60完全进入初级20(即磁钢60的外缘处于初级20的外缘以内)，则将初级20的工作模式切换为位置模式；请参阅图7(图中的x表示磁钢60的运动方向)，若磁钢60完全离开前一个初级20且进入当前的初级20，则将前一个初级20的工作模式切换为电流模式，并将当前的初级20的工作模式切换为位置模式；请参阅图8(图中的x表示磁钢60的运动方向)，若磁钢60当前处于两个初级20之间的邻接处，则将两个初级20的工作模式均切换为位置模式，或将一个初级20的工作模式切换为位置模式，并将另一个初级20的工作模式切换为电流模式。

需要提醒本领域技术人员注意的是，上述实施方式仅作为本申请实施例的优选实现，其并非是对所描述内容的唯一限定；对此，本领域技术人员可以在本申请实施例的基础上，根据实际应用场景进行灵活设定。

图9为本申请实施例提供的电子设备的模块框图，本申请实施例还提供了一种电子设备900，该电子设备900包括存储器910以及至少一个处理器920，其中，存储器910用于存储至少一个程序，且当至少一个程序被至少一个处理器920执行时，使得至少一个处理器920执行本申请实施例提供的前述直驱系统的控制方法。

进一步地，电子设备900还包括总线930，该总线930用于存储器910与至少一个处理器920之间的通信连接。

图10为本申请实施例提供的计算机可读存储介质的模块框图，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质100，该计算机可读存储介质100上存储有可执行指令110，该可执行指令110被执行时(即被处理器调用时)执行本申请实施例提供的前述直驱系统的控制方法。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请所述的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk)等。

需要说明的是，本申请内容中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于产品类实施例而言，由于其与方法类实施例相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法类实施例的部分说明即可。

还需要说明的是，在本申请内容中，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。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请内容。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，本申请内容中所定义的一般原理可以在不脱离本申请内容的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请内容将不会被限制于本申请内容所示的这些实施例，而是要符合与本申请内容所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种直驱系统，其特征在于，包括定子、设置于所述定子上且沿所述定子的长度方向相邻排列的多个具有绕组的初级、分别连接于多个所述初级内所述绕组的多个驱动器、连接于所述多个驱动器的控制器、设置于所述定子上且分别与所述多个初级相对应的连接于相应所述驱动器的多个第一位置反馈器件、设置于所述定子上且分别位于多个所述初级的相对两侧的导轨、滑动连接于所述导轨的多个动子，每个所述动子上均设置有磁钢及第二位置反馈器件，所述第一位置反馈器件与所述第二位置反馈器件相对应，所述绕组与所述磁钢相对应；其中：

所述绕组用于通过在通电时产生行波磁场的方式在自身与所述磁钢之间产生推力，以带动所述动子沿所述导轨运动；

所述第一位置反馈器件用于感知所述第二位置反馈器件，以得到所述动子与所述初级之间的相对位置信息；

所述控制器用于根据所述相对位置信息计算所述动子在所述导轨上的绝对位置信息，以及根据所述相对位置信息切换所述初级的工作模式；其中，所述工作模式包括位置模式与电流模式，在所述位置模式下，所述控制器用于根据所述绝对位置信息与所述动子在所述导轨上的全行程范围内的预定位置输出位置控制指令，所述驱动器用于根据所述位置控制指令调整所述绕组的电流大小以使所述动子移动至所述预设位置；在所述电流模式下，所述控制器用于输出电流控制指令，所述驱动器用于根据所述电流控制指令向所述绕组提供电流以补偿所述动子移动时的推力损失。

2.根据权利要求1所述的直驱系统，其特征在于，所述初级还包括第一导磁体，所述第一导磁体设置于所述定子上，所述绕组设置于所述第一导磁体远离所述定子的一侧。

3.根据权利要求2所述的直驱系统，其特征在于，每个所述初级均包括多个所述绕组，所述第一导磁体包括设置于所述定子上的本体，所述本体远离所述定子的一侧形成有向远离所述定子的方向延伸且相互间隔的多个套接部，多个所述绕组分别套设于所述多个套接部。

4.根据权利要求1所述的直驱系统，其特征在于，每个所述动子上均设置有多个所述磁钢，所述动子上还设置有第二导磁体，多个所述磁钢均设置于所述第二导磁体远离所述动子的一侧。

5.根据权利要求1所述的直驱系统，其特征在于，所述第一位置反馈器件为读头。

6.根据权利要求1所述的直驱系统，其特征在于，所述第二位置反馈器件为增量式栅尺。

7.根据权利要求6所述的直驱系统，其特征在于，所述增量式栅尺为光栅尺和磁栅尺中的任一种。

8.一种直驱系统的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1～7任一项所述的直驱系统，包括：

控制第一位置反馈器件感知第二位置反馈器件，以得到动子与初级之间的相对位置信息；

根据所述相对位置信息计算所述动子在导轨上的绝对位置信息；

根据所述相对位置信息切换所述初级的工作模式；其中，所述工作模式包括位置模式与电流模式，在所述位置模式下，根据所述绝对位置信息与所述动子在所述导轨上全行程范围内的预定位置输出位置控制指令，以使驱动器根据所述位置控制指令调整所述初级内绕组的电流大小，改变所述绕组与磁钢之间的推力大小以将所述动子移动至所述预设位置；在所述电流模式下，输出电流控制指令以使所述驱动器根据所述电流控制指令向所述绕组提供电流，以补偿所述动子移动时的推力损失。

9.根据权利要求8所述的直驱系统的控制方法，其特征在于，所述根据所述相对位置信息切换所述初级的工作模式，包括：

若所述磁钢的外缘处于所述初级的外缘以内，则将所述初级的工作模式切换为所述位置模式；

若所述磁钢完全离开前一个所述初级且进入当前的所述初级，则将前一个所述初级的工作模式切换为所述电流模式，并将当前的所述初级的工作模式切换为所述位置模式；

若所述磁钢处于两个所述初级之间的邻接处，则将两个所述初级的工作模式均切换为所述位置模式；或，将一个所述初级的工作模式切换为所述位置模式，并将另一个所述初级的工作模式切换为所述电流模式。

10.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和至少一个处理器，其中，所述存储器用于存储至少一个程序，且当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行时，使得所述至少一个处理器执行如权利要求8或9所述的方法。

11.一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可执行指令，所述可执行指令被执行时执行如权利要求8或9所述的方法。

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