CN116155164B - 电流控制方法、装置、电子装置和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种电流控制方法、装置、电子装置和存储介质,其中,该电流控制方法包括:获取电机当前的第一温度,以及驱动器当前的第二温度,驱动器用于驱动电机运行;基于第一温度以及第二温度,确定电机的预测运行参数,预测运行参数用于表征电机以及驱动器从当前温度运行到预设温度的运行参数;基于预测运行参数确定滤波器的预测滤波电流,滤波器用于对驱动器的输出电流进行滤波处理;基于预测滤波电流,控制电机的电流。通过本申请,解决了机器人关节不能发挥最大性能的问题,进而使机器人关节尽可能地发挥出最大性能。
Description
技术领域
本申请涉及电机控制技术领域,特别是涉及一种电流控制方法、装置、电子装置和存储介质。
背景技术
随着机器人关节技术的发展和进步,机器人关节逐步应用在各种机器人中。一些特殊场景中的机器人对机器人关节的爆发力有更高的要求,比如快速行走或奔跑的腿足式机器人,高标准的机器人关节爆发力,也使驱动机器人关节的电机驱动器的大电流输出能力和电流保护功能需要满足更高的要求。
为了使机器人关节能够发挥出最大的输出能力,并确保电机驱动器不被大电流损坏、以及电机不因过热损坏,常规的方法是根据经验数据设置固定的最大允许电流,当电机驱动器发出大于最大允许电流的电流指令时,限制电机驱动器输出电流为最大允许电流,并使电机以最大允许电流持续运行,从而使机器人关节能够发挥出最大的输出能力。这种方法虽然简单高效,但该种设置最大允许电流的方式并不能适应任何工况下的电机驱动器和电机。若最大允许电流值设置太小,则不能发挥电机的最大输出能力;若最大允许电流值设置太大,则电机依然存在过热损坏的风险,最终会由于最大允许电流值设置不准确而出现机器人关节的性能较低的问题。
针对相关技术中不能发挥机器人关节最大性能的问题,目前还没有提出有效的解决方案。
发明内容
在本实施例中提供了一种电流控制方法、装置、电子装置和存储介质,以解决相关技术中未能充分发挥机器人关节性能的问题。
第一个方面,在本实施例中提供了一种电流控制方法,包括:
获取电机当前的第一温度,以及驱动器当前的第二温度,所述驱动器用于驱动所述电机运行;
基于所述第一温度以及所述第二温度,确定所述电机的预测运行参数,所述预测运行参数用于表征所述电机以及所述驱动器从当前温度运行到预设温度的运行参数;
基于所述预测运行参数确定滤波器的预测滤波电流,所述滤波器用于对所述驱动器的输出电流进行滤波处理;
基于所述预测滤波电流,控制所述电机的电流。
在其中的一些实施例中,所述基于所述预测运行参数确定滤波器的预测滤波电流,包括:
基于所述预测运行参数确定所述滤波器的滤波系数;
基于所述滤波系数以及所述电机的交轴电流,确定所述预测滤波电流。
在其中的一些实施例中,所述预测运行参数包括预测运行时间,所述基于所述预测运行参数确定所述滤波器的滤波系数,包括:
获取所述滤波器的当前滤波阈值以及所述电机的峰值电流;
基于所述预测运行时间、所述当前滤波阈值以及所述电机的峰值电流,确定所述滤波系数。
在其中的一些实施例中,所述基于所述滤波系数以及所述电机的交轴电流,确定所述预测滤波电流,包括:
对滤波函数进行离散化,得到离散化后的滤波函数;
基于所述离散化后的滤波函数、所述滤波系数以及所述电机的交轴电流,确定所述预测滤波电流。
在其中的一些实施例中,所述基于所述预测滤波电流,控制所述电机的电流,包括:
获取所述滤波器的当前滤波阈值以及所述驱动器的期望电流;
基于所述当前滤波阈值与所述预测滤波电流之间的大小,确定所述驱动器的最大阈值电流;
基于所述驱动器的最大阈值电流以及所述期望电流,控制所述电机的电流。
在其中的一些实施例中,所述基于所述当前滤波阈值与所述预测滤波电流之间的大小,确定所述驱动器的最大阈值电流,包括:
若所述预测滤波电流小于或等于所述当前滤波阈值,则所述驱动器的最大阈值电流为所述电机的峰值电流;
若所述预测滤波电流大于所述当前滤波阈值,则所述驱动器的最大阈值电流为预设电流,所述预设电流小于所述电机的峰值电流。
在其中的一些实施例中,所述基于所述驱动器的最大阈值电流以及所述期望电流,控制所述电机的电流,包括:
控制所述电机的实时电流为所述驱动器的最大阈值电流与所述期望电流中的最小值。
在其中的一些实施例中,所述基于所述第一温度以及所述第二温度,确定所述电机的预测运行参数,包括:
基于所述第一温度以及所述电机的最大允许温度,确定所述电机的第一预测运行参数;
基于所述第二温度以及所述驱动器的最大允许温度,确定所述驱动器的第二预测运行参数;
基于所述第一预测运行参数以及所述第二预测运行参数确定所述预测运行参数。
第二个方面,在本实施例中提供了一种电流控制装置,包括:
获取模块,用于获取电机当前的第一温度,以及驱动器当前的第二温度,所述驱动器用于驱动所述电机运行;
第一确定模块,用于基于所述第一温度以及所述第二温度,所述电机的预测运行参数,所述预测运行参数用于表征所述电机以及所述驱动器从当前温度运行到预设温度的运行参数;
第二确定模块,用于基于所述预测运行参数确定滤波器的预测滤波电流,所述滤波器用于对所述驱动器的输出电流进行滤波处理;
控制模块,用于基于所述预测滤波电流,控制所述电机的电流。
第三个方面,在本实施例中提供了一种电子装置,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上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上述第一个方面任一实施例所述的电流控制方法。
第四个方面,在本实施例中提供了一种存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现上述第一个方面任一实施例所述的电流控制方法。
与相关技术相比,在本实施例中提供的限流控制方法,通过电机当前的第一温度以及驱动器当前的第二温度,确定出电机的预测运行参数,其中,预测运行参数用于表征电机以及驱动器从当前温度运行到预设温度的运行参数,进一步地,根据预测运行参数确定出滤波器的预测滤波电流,并根据预测滤波电流控制电机的电流。在上述过程中,通过预测出电机和驱动器在从当前温度运行到预设温度时电机的运行参数,进一步地,可以根据该运行参数,确定出滤波器在电机和驱动器从当前温度运行到预设温度时的预测滤波电流,并根据预测滤波电流控制电机的电流,从而能够通过滤波器的特性实现电机的电流控制,进而确保电机和驱动器不因过热损坏的同时,尽可能地发挥出电机的输出能力,提高了机器人关节的性能。
本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出,以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1是本申请实施例提供的一种机器人关节模组结构示意图;
图2是本申请实施例提供的一种关节驱动器电路板的组成示意图;
图3是本申请实施例提供的一种电流控制方法的流程图;
图4是本申请实施例提供的一种电流控制方法的实施例流程图;
图5是本申请实施例提供的一种电流控制方法的示意图;
图6是本申请实施例提供的一种电流控制方法的应用测试波形图;
图7是本申请实施例提供的一种电流控制装置的结构框图。
具体实施方式
为更清楚地理解本申请的目的、技术方案和优点,下面结合附图和实施例,对本申请进行了描述和说明。
除另作定义外,本申请所涉及的技术术语或者科学术语应具有本申请所属技术领域具备一般技能的人所理解的一般含义。在本申请中的“一”、“一个”、“一种”、“该”、“这些”等类似的词并不表示数量上的限制,它们可以是单数或者复数。在本申请中所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”及其任何变体,其目的是涵盖不排他的包含;例如,包含一系列步骤或模块(单元)的过程、方法和系统、产品或设备并未限定于列出的步骤或模块(单元),而可包括未列出的步骤或模块(单元),或者可包括这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或模块(单元)。在本申请中所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并不限定于物理的或机械连接,而可以包括电气连接,无论是直接连接还是间接连接。在本申请中所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,“A和/或B”可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。通常情况下,字符“/”表示前后关联的对象是一种“或”的关系。在本申请中所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等,只是对相似对象进行区分,并不代表针对对象的特定排序。
随着机器人关节技术的发展和进步,机器人关节逐步应用在各种机器人中。一些特殊场景中的机器人对机器人关节的爆发力有更高的要求,比如快速行走或奔跑的腿足式机器人,高标准的机器人关节爆发力,也使驱动机器人关节的电机驱动器的大电流输出能力和电流保护功能需要满足更高的要求。
为了使机器人关节能够发挥出最大的输出能力,并确保电机驱动器不被大电流损坏、以及电机不因过热损坏,常规的方法是根据经验数据设置固定的最大允许电流,当电机驱动器发出大于最大允许电流的电流指令时,限制电机驱动器输出电流为最大允许电流,并使电机以最大允许电流持续运行,从而使机器人关节能够发挥出最大的输出能力。这种方法虽然简单高效,但该种设置最大允许电流的方式并不能适应任何工况下的电机驱动器和电机,并且如何设置一个合适的最大允许电流值是一个问题。若最大允许电流值设置太小,则不能发挥电机的最大输出能力;若最大允许电流值设置太大,则电机依然存在过热损坏的风险,最终会由于最大允许电流值设置不准确而出现机器人关节的性能较低的问题。
因此,如何进行电机电流的控制,以提高机器人关节的性能是一个需要解决的问题。
本申请实施例提供的一种电流控制方法,可以应用于机器人关节上。
图1是本申请实施例提供的一种机器人关节模组结构示意图,如图1所示,机器人关节模组包括驱动器、电机、减速器以及中空轴,驱动器包括电路板1、光电感应单元2、磁感应单元3、光栅码盘4以及磁性块5。光栅码盘4安装在机器人关节模组的电机端转动轴上,磁性块5固定在机器人关节模组的减速器输出中空旋转轴上;电路板1固定在机器人关节模组上,其包括由光电感应单元2和磁感应单元3组成的位置检测模块,光电感应单元2正对光栅码盘4的检测区域,用于实现光源产生、光感应及处理功能,并配合光栅码盘4来实现电机端位置检测;磁感应单元3正对磁性块5,用于实现磁信号感应和处理,并配合磁性块5实现机器人关节输出端的位置检测。
图2是本申请实施例提供的一种关节驱动器电路板的组成示意图,如图2所示,电路板1还包括处理器模块、通讯模块、驱动模块、电源模块以及电流检测模块、母线电压检测模块、温度检测模块以及位置检测模块。
所述处理器模块用于接收各个检测模块检测的信号,并运行机器人关节模组控制算法,然后将控制指令发送给驱动模块,驱动关节电机的运动。
所述通讯模块用于发送外部的控制信号给所述处理器模块,并向外部反馈关节电机及驱动器状态数据。
所述驱动模块用于对所述处理器模块输出的控制信号进行放大,从而驱动关节电机的运动。
所述电源模块用于给所有模块供电。
所述电流检测模块用于检测电机三相电流,并发送给处理器模块。
所述母线电压检测模块用于检测驱动器的母线电压,并发送给处理器模块。
所述温度检测模块用于检测关节电机和驱动模块的温度,并发送给处理器模块。
具体的,本申请实施例提供的一种电流控制方法,可以应用于关节机器人中的处理器中,温度检测模块可以用于检测机器人关节模组中电机以及驱动器的温度,并将检测的温度发送至处理器,处理器用于执行本申请实施例提供的电流控制方法,并将电流控制结果实时反馈至电机,从而实现电机的电流控制。
需要说明的是,本申请实施例的电流控制方法仅以应用在机器人关节中为例进行说明,在实际应用中,也可以应用在水泵、风机以及搬运车等设备中,也可以应用在其他设备中,在此不做限制。
在本实施例中提供了一种电流控制方法,图3是本申请实施例提供的一种电流控制方法的流程图,该方法的执行主体可以是电子装置,可选的,电子装置可以是服务器、处理器,也可以是终端,但本申请不限于此。具体的,如图3所示,该流程包括如下步骤:
步骤S101,获取电机当前的第一温度,以及驱动器当前的第二温度。
其中,驱动器用于驱动电机运行。
示例性地,在关节机器人中可以包括电机和驱动器,驱动器可以用于驱动电机运行,从而实现机器人关节的运动,在关节机器人运动过程中,获取电机当前的第一温度以及驱动器当前的第二温度。
步骤S102,基于第一温度以及第二温度,确定电机的预测运行参数。
其中,预测运行参数用于表征电机以及驱动器从当前温度运行到预设温度的运行参数。
进一步地,根据电机当前的第一温度以及驱动器当前的第二温度,确定出电机的预测运行参数,具体的,预测运行参数可以表征电机以及驱动器从当前温度以对应的峰值电流持续运行到预设温度的运行参数。其中,预设温度可以表征电机和驱动器不被烧毁的极限温度。预设运行参数可以是运行速度、运行时间以及运行扭矩等参数中的至少一个。
步骤S103,基于预测运行参数确定滤波器的预测滤波电流。
其中,滤波器用于对驱动器的输出电流进行滤波处理。
步骤S104,基于预测滤波电流,控制电机的电流。
进一步地,根据预测运行参数确定出滤波器的预测滤波电流,滤波器可以用于对驱动器的输出电流进行滤波处理,根据预测运行参数可以确定出在预测运行参数下,经过滤波处理的预测滤波电流,进一步地,可以根据滤波电流的大小对电机的实时电流进行控制。
在上述实现过程中,通过提前预测出电机以及驱动器以当前温度运行到预设温度时的运行参数,并根据预测出的运行参数确定出预测滤波电流,并根据预测电流的大小进行电机电流的控制,避免电机因最大允许电流设置不合理而造成关节机器人性能低的问题,进而通过实时调整电机的实时电流确保电机和驱动器不因过热损坏的同时,尽可能地发挥出电机的输出能力,从而使机器人关节尽可能地发挥出最大的性能。
在其中的一些实施例中,基于预测运行参数确定滤波器的预测滤波电流,可以包括以下步骤:
步骤1:基于预测运行参数确定滤波器的滤波系数。
步骤2:基于滤波系数以及电机的交轴电流,确定预测滤波电流。
示例性地,电机以及驱动器在不同的温度下,运行至预设温度的运行参数不同,而不同的运行参数对应的滤波系数不同,因此,可以根据预测运行参数确定出在预测运行参数下滤波器对应的滤波系数,进一步地,根据滤波系数以及电机的交轴电流,预测出滤波器的预测滤波电流。
在上述实现过程中,通过预测运行参数确定出滤波器当前的滤波系数,进一步地,便于根据滤波系数准确地确定出滤波器的预测滤波电流。
在其中的一些实施例中,预测运行参数包括预测运行时间,基于预测运行参数确定滤波器的滤波系数,可以包括以下步骤:
步骤1:获取滤波器的当前滤波阈值以及电机的峰值电流。
步骤2:基于预测运行时间、当前滤波阈值以及电机的峰值电流,确定滤波系数。
示例性地,预测运行参数包括预测运行时间,具体的,预测运行参数可以表征电机以及驱动器从当前温度以对应的峰值电流运行至预设温度的运行时间。预设温度可以是电机以及驱动器不被烧毁的极限温度。
具体的,滤波器可以用于对驱动器的输出电流进行滤波处理,该滤波器可以为一阶低通滤波器,电机可以为三相永磁同步电机。
为了确保电机能够发挥出最大输出能力,因此,设定电机以电机的峰值电流运行,即驱动器输出的最大电流为电机的峰值电流,当一阶低通滤波器对驱动器输出的电流进行滤波的过程存在如下关系:
其中,Iq_filter(t)表示经过一阶低通滤波器进行滤波后的滤波电流,Ip表示电机的峰值电流,t表示滤波时间,表示滤波系数。
为了滤波器能够进行正常的滤波处理,则需确保电机从当前温度以电机的峰值电流运行至预设温度时间段内的滤波电流满足滤波条件,即至少需要满足滤波电流等于当前的滤波阈值,也就是说,因此,可以根据预测运行时间、当前滤波阈值以及电机的峰值电流,确定滤波系数,具体的,可以通过如下表达式确定出滤波系数:
其中,tp表示预测运行时间,也就是电机从当前温度以峰值电流持续运行的时间,表示当前滤波系数,Ith表示当前滤波阈值,更具体的,Ith表示的当前滤波阈值可以等于电机的额定电流Ic。
在上述实现过程中,根据预测运行参数、当前滤波阈值以及电机的峰值电流确定出滤波器在当前预测运行参数下的滤波阈值,从而便于根据确定出的滤波阈值,预测出滤波电流。
在其中的一些实施例中,基于滤波系数以及电机的交轴电流,确定预测滤波电流,可以包括以下步骤:
步骤1:对滤波函数进行离散化,得到离散化后的滤波函数。
步骤2:基于离散化后的滤波函数、当前滤波系数以及电机的交轴电流,确定预测滤波电流。
示例性地,对一阶低通滤波函数进行离散化,可得到离散化后的滤波函数:
其中,k表示滤波周期,表示驱动器的控制周期,Iq(k)表示第k个滤波周期内电机的交轴电流,Iq_filter(k)表示第k个滤波周期的预测滤波电流,Iq_filter(k-1)表示第k-1个滤波周期的预测滤波电流,/>表示当前滤波系数。
进一步地,根据离散化后的滤波函数、当前滤波系数以及电机的交轴电流,确定预测滤波电流,具体的,将确定出的当前滤波系数,第k个滤波周期内电机的交轴电流、上一周期的预测滤波电流Iq_filter(k-1)以及驱动器的控制周期/>代入上述表达式(3)中,可确定出当前滤波周期内的预测滤波电流。
更具体的,电机的交轴电流可通过如下表达式确定:
其中,表示电子转子电角度,Id表示电机的直轴电流,Ia和Ib表示电机三相电流中的任意两相电流。
在上述实现过程中,对滤波函数进行离散化,得到离散化后的滤波函数,并根据离散化后的滤波函数、确定出的滤波系数以及当前电机的交轴电流确定出当前滤波周期内的预测滤波电流,从而根据离散化后的滤波函数,确定出每一滤波周期内的预测滤波电流,进而便于对电机的实时电流进行控制。
在其中的一些实施例中,基于预测滤波电流,控制电机的电流,可以包括以下步骤:
步骤1:获取滤波器的当前滤波阈值以及驱动器的期望电流。
步骤2:基于当前滤波阈值与预测滤波电流之间的大小,确定驱动器的最大阈值电流。
步骤3:根据驱动器的最大阈值电流以及期望电流,控制电机的电流。
示例性地,获取滤波器当前周期内的滤波阈值,以及驱动器当前的期望电流,进一步地,根据当前滤波阈值、当前周期内的预测滤波电流以及期望电流之间的大小,对电机的实时电流进行控制。
具体的,可以根据当前滤波阈值与预测滤波电流之间的大小,确定驱动器的最大阈值电流的大小,进一步地,根据驱动器的最大阈值电流以及期望电流的大小,控制电机的电流,从而在电机运行过程中,能够根据预测滤波电流的大小调整驱动器的最大阈值电流,从而根据驱动器的最大阈值电流调整电机的实时电流。
在上述实现过程中,基于当前滤波阈值与预测滤波电流之间的大小,确定驱动器的最大阈值电流,从而能够根据预测滤波电流的大小实时调整驱动器的最大阈值电流,进而根据调整后的最大阈值电流以及期望电流进行电机实时电流的控制,从而能够在电机输出最大扭矩的同时,避免电机以峰值电流持续运行而导致电机以及驱动器因温度过高而损坏。
在其中的一些实施例中,基于当前滤波阈值与预测滤波电流之间的大小,确定驱动器的最大阈值电流,可以包括:
若预测滤波电流小于或等于当前滤波阈值,则驱动器的最大阈值电流为电机的峰值电流。
若预测滤波电流大于当前滤波阈值,则驱动器的最大阈值电流为预设电流,预设电流小于电机的峰值电流。
示例性地,若预测滤波电流小于或等于当前滤波阈值,则表示在当前温度下,电机以峰值电流运行不会导致电机以及驱动器烧毁,则驱动器的最大阈值电流为电机的峰值电流。
若预测滤波电流大于当前滤波阈值,则表示在当前温度下,电机以峰值电流运行会导致电机以及驱动器烧毁,则需要在峰值电流的基础上降低驱动器的最大阈值电流,即将驱动器的最大阈值电流从峰值电流降低至预设电流,预设电流小于电机的峰值电流。具体的,预设电流可以设定为电机的额定电流。
在上述实现过程中,当预测滤波电流大于当前滤波阈值时,表示当前以电机的峰值电流运行时,容易导致电机或驱动器因过热损坏,则需要降低驱动器的最大阈值电流,并在期望电流大于降低后的最大阈值电流时,控制电机以降低后的最大阈值电流运行,从而避免电机以及驱动器因过热而损坏。当预测滤波电流小于或等于当前滤波阈值时,表示电机以峰值电流运行时,不会导致电机或驱动器的过热,在期望电流大于电机的峰值电流时,控制电机以峰值电流运行,从而确保电机输出最大扭矩,以使机器人关节发挥出最大的性能。
在其中的一些实施例中,基于驱动器的最大阈值电流以及期望电流,控制电机的电流,包括:控制电机的实时电流为驱动器的最大阈值电流与期望电流中的最小值。
具体的,控制电机的实时电流以驱动器的最大阈值电流与期望电流中的最小值运行,从而能够在电机运行时,在尽可能地控制电机以期望电流运行,并确保电机以及驱动器不被烧毁。
在其中的一些实施例中,若预测滤波电流大于当前滤波阈值,该方法还可以包括:对当前滤波阈值进行更新,得到下一滤波周期的滤波阈值。
示例性地,当预测滤波电流大于当前滤波阈值时,对当前滤波阈值进行更新,具体的,将降低后的当前滤波阈值,确定为下一滤波周期的滤波阈值。当预测滤波电流小于或等于当前滤波阈值时,保持滤波阈值不变,即下一滤波周期的滤波阈值与当前周期的滤波阈值相同。
具体的,当Iq_filter(k)>Ith(k)时,Ilim=Ic,同时更新滤波阈值,其中,Ilim表示驱动器的最大阈值电流,Ic表示电机的额定电流,Ith(k+1)表示k+1个周期的滤波阈值,Ith(k)表示k个周期的滤波阈值,0<m<1,m的大小可以根据实际需求选择,在此不做限制。
当Iq_filter(k)≤Ith(k)时,Ilim=Ip,同时更新滤波阈值Ith(k+1)=Ith(k),其中,Ilim表示驱动器的最大阈值电流,Ip表示电机的峰值电流,Ith(k+1)表示k+1个周期的滤波阈值,Ith(k)表示k个周期的滤波阈值。
进一步地,当驱动器的期望电流为Iq_sv,则控制电机的电流为Iq_ref=min(Iq_sv,Ilim)。
在上述实现过程中,当预测滤波电流大于当前滤波阈值时,对当前滤波阈值进行更新,从而便于确定出下一滤波周期的滤波阈值。
在其中的一些实施例中,基于第一温度以及第二温度,确定电机的预测运行参数,可以包括以下步骤:
步骤1:基于第一温度以及电机的最大允许温度,确定电机的第一预测运行参数。
步骤2:基于第二温度以及驱动器的最大允许温度,确定驱动器的第二预测运行参数。
步骤3:基于第一预测运行参数以及第二预测运行参数确定预测运行参数。
示例性地,获取电机当前的第一温度,以及电机的最大允许温度,并确定出电机从第一温度开始,以电机的峰值电流运行至电机的最大允许温度时的第一预测运行参数。
获取驱动器当前的第二温度,以及驱动器的最大允许温度,确定出驱动器从当前的第二温度开始,以驱动器的峰值电流运行至驱动器的最大允许温度时的第二预测运行参数。
进一步地,将第一预测运行参数以及第二预测运行参数的较小值确定为最终的预测运行参数。
具体的,预测运行参数可以包括预测运行时间,则第一预测运行参数为电机从当前的第一温度开始,以电机的峰值电流运行至电机的最大允许温度时的第一运行时间,第二预测运行参数为驱动器从当前的第二温度开始,以驱动器的最大允许电流运行至驱动器的最大允许温度时的第二运行时间。
作为其中一个实施例,若电机当前的第一温度为Tm,电机从当前第一温度以电机的峰值电流运行至电机的最大允许温度的第一运行时间为tm,则可以设定tm=f(Tm),其中,f(Tm)可以通过离线测试的方式得到如下的表达式:
若驱动器当前的第二温度为Td,驱动器从当前的第二温度以驱动器的峰值电流运行至驱动器的最大允许温度的第二运行时间为td,则可以设定td=g(Td),其中,g(Td)可以通过离线测试的方式得到如下表达式:
进一步地,根据第一运行时间tm以及第二运行时间td确定出电机的预测运行时间tp,具体的,预测运行时间tp可以为第一运行时间tm以及第二运行时间td中的较小值,即tp=min(tm,td)。
在上述实现过程中,根据确定出电机的第一预测运行参数,以及驱动器的第二预测运行参数,并根据第一预测运行参数以及第二预测运行参数确定出最终的预测运行参数,从而能够确保电机以驱动器的运行过程都处于安全的温度范围内。
在其中的一些实施例中,在基于第一温度以及第二温度,确定电机的预测运行参数之前,还可以包括:
确定第一温度与电机的最大允许温度之间的大小,以及第二温度与驱动器的最大允许温度之间的大小,在第一温度小于电机的最大允许温度,且第二温度小于驱动器的最大允许温度时,确定出电机的预测运行参数,否则,关闭驱动器的输出。
示例性地,若电机的最大允许温度为Tm_max,驱动器的最大允许温度为Td_max,则在Tm<Tm_max且Td<Td_max时,确定出电机的预测运行参数,若Tm≥Tm_max或Td≥Td_max时,关闭驱动器的输出,从而停止电机和驱动器运行。
在上述实现过程中,根据电机与驱动器当前温度与对应的最大允许温度之间的大小确定电机以及确定器当前是否能够继续运行,在电机以及驱动器的当前温度都小于对应的最大允许温度时,电机以及驱动器能够继续运行,从而确定出电机的预测运行参数,若电机以及驱动器中,任意一个当前的温度大于或等于对应的最大允许温度,则控制电机以及驱动器停止运行,从而避免电机已经驱动器因过热而烧毁。
下面通过优选实施例对本实施例进行描述和说明。
图4是本申请实施例提供的一种电流控制方法的实施例流程图,如图4所示,该电流控制方法包括如下步骤:
步骤S201,根据电机的相电流,确定电机的交轴电流。
具体的,机器人关节电机可以为三相永磁同步电机,通过驱动器驱动电机的运行,图5是本申请实施例提供的一种电流控制方法的示意图,如图5所示,在机器人关节运行过程中,获取机器人关节电机三相电流中的任意两相电流Ia和Ib,并将任意两相的相电流进行电流变换,确定出电机当前的交轴电流Iq,更具体的,电流变换的过程中,可以根据上述表达式(4),确定出电机当前的交轴电流Iq。
步骤S202,根据电机当前的第一温度以及驱动器当前的第二温度,确定电机峰值电流的预测运行时间。
进一步地,采集电机温度以及驱动器温度,从而得到电机当前的第一温度Tm,以及驱动器当前的第二温度Td,并根据第一温度Tm以及第二温度Td,确定出电机峰值电流的预测运行时间tp。
具体的,确定出电机从当前的第一温度Tm,以电机的峰值电流持续运行至电机的最大允许温度Tm_max所需的第一运行时间tm,确定出驱动器从当前的第二温度Td,以驱动器的峰值电流持续运行至电机的最大允许温度Td_max所需的第二运行时间td,并将第一运行时间tm与第二运行时间td中的最小值确定为电机峰值电流的预测运行时间tp,该时间即为预测的峰值电流最大持续时间。
步骤S203,根据电机峰值电流的预测运行时间确定一阶低通滤波系数。
进一步地,根据电机峰值电流的预测运行时间tp,确定一阶低通滤波系数,由于电机峰值电流的运行时间会影响低通滤波器的滤波系数,进而影响滤波电流的大小,因此,可以根据电机峰值电流的预测运行时间tp,确定出对应的一阶低通滤波系数。
具体的,假如在电机峰值电流的预测运行时间tp内,电机以及驱动器不会因过热而损坏,则此时的滤波电流最大不会超过当前的滤波阈值,且,设定当前的滤波阈值为关节电机的额定电流Ic,因此,存在,进一步地,可确定出当前的一阶低通滤波系数为/>,从而准确地确定出当前的一阶低通滤波系数。
步骤S204,根据一阶低通滤波系数以及电机的交轴电流确定滤波电流。
进一步地,根据一阶低通滤波系数,以及电机的交轴电流通过低通滤波处理,从而得到当前的滤波电流Iq_filter。
具体的,对一阶低通滤波函数进行离散化,得到离散化后的滤波函数,如上述表示式(3)所示,将确定出的一阶低通滤波系数,当前电机的交轴电流Iq(k),上一滤波周期的交轴电流,以及驱动的控制周期输入上述表达式(3)中,可得到当前滤波周期的滤波电流Iq_filter(k)。
步骤S205,根据滤波电流以及当前的滤波阈值,确定驱动器的最大阈值电流。
进一步地,判断当前滤波周期的滤波电流与当前滤波阈值之间的大小,若当前滤波周期的滤波电流Iq_filter(k)大于当前的滤波阈值Ith(k),则驱动器的最大阈值电流Ilim等于电机的额定电流Ic,并更新下一滤波周期的滤波阈值Ith(k+1),即。
若当前滤波周期的滤波电流Iq_filter(k)小于或等于当前的滤波阈值Ith(k),则驱动器的最大阈值电流Ilim等于电机的峰值电流Ip,并且下一滤波周期的滤波阈值Ith(k+1)保持不变,即Ith(k+1)=Ith(k)=Ic。
步骤S206,根据驱动器的最大阈值电流以及驱动器的期望电流,控制电机的实时电流。
进一步地,获取驱动器的期望电流Iq_sv,并且,在根据驱动器的最大阈值电流以及驱动器的期望电流,控制电机的实时电流之前,还包括:确定电机以及驱动器当前温度与对应的最大允许温度之间的大小,若电机当前的第一温度Tm小于电机的最大允许温度Tm_max,且驱动器当前的第二温度Td小于驱动器的最大允许温度Td_max,则控制电机的实时电流为驱动器的最大阈值电流Ilim与驱动器的期望电流Iq_sv的最小值。
若电机当前的第一温度Tm大于或等于电机的最大允许温度Tm_max,或者,驱动器当前的第二温度Td大于或等于于驱动器的最大允许温度Td_max,则关闭电机以及驱动器。
图6是本申请实施例提供的一种电流控制方法的应用测试波形图,如图6所示的波形图中,横坐标表示时间,单位为秒(s),纵坐标表示电流大小,单位为安(A),当电机的峰值电流Ip=10A,额定电流Ic=5A,驱动器的期望电流Iq_sv为12A的脉冲,脉冲周期为15s,其中,峰值电流持续时间为4s,则存在如下动态过程:当驱动器的期望电流为12A时,由于电机和驱动器开始运行,温度都不高,此时,Ilim=Ip=10A,则控制电机的实时电流为10A;当电机以10A的电流持续运行3s后,即tp=3s,电机以及驱动器温度升高,导致Iq_filter>Ith,此时,Ilim=Ic=5A,则控制电机的实时电流为5A,从而降低了电机的实时电流,避免了电机以及驱动器因温度过高而损坏。
需要说明的是,虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段,这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在本实施例中还提供了一种电流控制装置,该装置用于实现上述实施例及优选实施方式,已经进行过说明的不再赘述。以下所使用的术语“模块”、“单元”、“子单元”等可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管在以下实施例中所描述的装置较佳地以软件来实现,但是硬件,或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图7是本申请实施例提供的一种电流控制装置的结构框图,如图7所示,该装置包括:
获取模块701,用于获取电机当前的第一温度,以及驱动器当前的第二温度,驱动器用于驱动电机运行;
第一确定模块702,用于基于第一温度以及第二温度,电机的预测运行参数,预测运行参数用于表征电机以及驱动器从当前温度运行到预设温度的运行参数;
第二确定模块703,用于基于预测运行参数确定滤波器的预测滤波电流,滤波器用于对驱动器的输出电流进行滤波处理;
控制模块704,用于基于预测滤波电流,控制电机的电流。
在其中的一些实施例中,第二确定模块703具体用于:
基于预测运行参数确定滤波器的滤波系数;
基于滤波系数以及电机的交轴电流,确定预测滤波电流。
在其中的一些实施例中,预测运行参数包括预测运行时间,第二确定模块703具体用于:
获取滤波器的当前滤波阈值以及电机的峰值电流;
基于预测运行时间、当前滤波阈值以及电机的峰值电流,确定滤波系数。
在其中的一些实施例中,第二确定模块703具体用于:
对滤波函数进行离散化,得到离散化后的滤波函数;
基于离散化后的滤波函数、滤波系数以及电机的交轴电流,确定预测滤波电流。
在其中的一些实施例中,控制模块704具体用于:
获取滤波器的当前滤波阈值以及驱动器的期望电流;
基于当前滤波阈值与预测滤波电流之间的大小,确定驱动器的最大阈值电流;
基于驱动器的最大阈值电流以及期望电流,控制电机的电流。
在其中的一些实施例中,控制模块704具体用于:
若预测滤波电流小于或等于当前滤波阈值,则驱动器的最大阈值电流为电机的峰值电流;
若预测滤波电流大于当前滤波阈值,则驱动器的最大阈值电流为预设电流,预设电流小于电机的峰值电流。
在其中的一些实施例中,控制模块704还用于:控制电机的实时电流为驱动器的最大阈值电流与期望电流中的最小值。
在其中的一些实施例中,第一确定模块702具体用于:基于第一温度以及电机的最大允许温度,确定电机的第一预测运行参数;
基于第二温度以及驱动器的最大允许温度,确定驱动器的第二预测运行参数;
基于第一预测运行参数以及第二预测运行参数确定预测运行参数。
需要说明的是,上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块,既可以通过软件来实现,也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言,上述各个模块可以位于同一处理器中;或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
在一个实施例中,提供了一种计算机设备,该计算机设备可以是服务器,该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中,该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种电流控制方法。
本领域技术人员可以理解,本申请提供的计算机设备,仅仅是与本申请方案相关的部分结构,并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定,具体的计算机设备可以包括比上述结构更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中,还提供了一种电子装置,包括存储器和处理器,存储器中存储有计算机程序,该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
需要说明的是,本申请所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等),均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory,ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory,MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random AccessMemory,FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory,PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限,RAM可以是多种形式,比如静态随机存取存储器(StaticRandom Access Memory,SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random AccessMemory,DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等,不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等,不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对专利保护范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种电流控制方法,其特征在于,包括:
获取电机当前的第一温度,以及驱动器当前的第二温度,所述驱动器用于驱动所述电机运行;
基于所述第一温度以及所述第二温度,确定所述电机的预测运行参数,所述预测运行参数用于表征所述电机以及所述驱动器从当前温度运行到预设温度的运行参数;
基于所述预测运行参数确定滤波器的预测滤波电流,所述滤波器用于对所述驱动器的输出电流进行滤波处理;
所述基于所述预测运行参数确定滤波器的预测滤波电流,包括:
基于所述预测运行参数确定所述滤波器的滤波系数;
基于所述滤波系数以及所述电机的交轴电流,确定所述预测滤波电流;
所述预测运行参数包括预测运行时间,所述基于所述预测运行参数确定所述滤波器的滤波系数,包括:
获取所述滤波器的当前滤波阈值以及所述电机的峰值电流;
基于所述预测运行时间、所述当前滤波阈值以及所述电机的峰值电流,确定所述滤波系数;
基于所述预测滤波电流,控制所述电机的电流。
2.根据权利要求1所述的电流控制方法,其特征在于,所述基于所述滤波系数以及所述电机的交轴电流,确定所述预测滤波电流,包括:
对滤波函数进行离散化,得到离散化后的滤波函数;
基于所述离散化后的滤波函数、所述滤波系数以及所述电机的交轴电流,确定所述预测滤波电流。
3.根据权利要求1所述的电流控制方法,其特征在于,所述基于所述预测滤波电流,控制所述电机的电流,包括:
获取所述滤波器的当前滤波阈值以及所述驱动器的期望电流;
基于所述当前滤波阈值与所述预测滤波电流之间的大小,确定所述驱动器的最大阈值电流;
基于所述驱动器的最大阈值电流以及所述期望电流,控制所述电机的电流。
4.根据权利要求3所述的电流控制方法,其特征在于,所述基于所述当前滤波阈值与所述预测滤波电流之间的大小,确定所述驱动器的最大阈值电流,包括:
若所述预测滤波电流小于或等于所述当前滤波阈值,则所述驱动器的最大阈值电流为所述电机的峰值电流;
若所述预测滤波电流大于所述当前滤波阈值,则所述驱动器的最大阈值电流为预设电流,所述预设电流小于所述电机的峰值电流。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的电流控制方法,其特征在于,所述基于所述驱动器的最大阈值电流以及所述期望电流,控制所述电机的电流,包括:
控制所述电机的实时电流为所述驱动器的最大阈值电流与所述期望电流中的最小值。
6.根据权利要求1所述的电流控制方法,其特征在于,所述基于所述第一温度以及所述第二温度,确定所述电机的预测运行参数,包括:
基于所述第一温度以及所述电机的最大允许温度,确定所述电机的第一预测运行参数;
基于所述第二温度以及所述驱动器的最大允许温度,确定所述驱动器的第二预测运行参数;
基于所述第一预测运行参数以及所述第二预测运行参数确定所述预测运行参数。
7.一种电流控制装置,其特征在于,包括:
获取模块,用于获取电机当前的第一温度,以及驱动器当前的第二温度,所述驱动器用于驱动所述电机运行;
第一确定模块,用于基于所述第一温度以及所述第二温度,所述电机的预测运行参数,所述预测运行参数用于表征所述电机以及所述驱动器从当前温度运行到预设温度的运行参数;
第二确定模块,用于基于所述预测运行参数确定滤波器的预测滤波电流,所述滤波器用于对所述驱动器的输出电流进行滤波处理;
第二确定模块具体用于:基于所述预测运行参数确定所述滤波器的滤波系数;基于所述滤波系数以及所述电机的交轴电流,确定所述预测滤波电流;
所述预测运行参数包括预测运行时间,所述第二确定模块在用于基于所述预测运行参数确定所述滤波器的滤波系数方面,具体用于:
获取所述滤波器的当前滤波阈值以及所述电机的峰值电流;
基于所述预测运行时间、所述当前滤波阈值以及所述电机的峰值电流,确定所述滤波系数;
控制模块,用于基于所述预测滤波电流,控制所述电机的电流。
8.一种电子装置,包括存储器和处理器,其特征在于,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求1至权利要求6中任一项所述的电流控制方法。
9.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至权利要求6中任一项所述的电流控制方法的步骤。
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