CN116317709B - 盾构机多电机转矩同步驱动控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构机多电机转矩同步驱动控制方法及系统，方法包括：中央控制单元根据多个电机的当前转速信息，向HUB交换单元发送第一转矩设定指令；HUB交换单元根据第一转矩设定指令，同步向每一电机分别对应的电机控制逆变单元发送第二转矩设定指令；与每一电机分别对应的电机控制逆变单元根据第二转矩设定指令，将对应电机的转矩进行设定；电机控制逆变单元将对应电机的转速反馈信息发送至HUB交换单元；HUB交换单元将电机控制逆变单元的转速反馈信息发送至中央控制单元。实现了中央控制单元能够将转矩设定指令同步转送至多个电机，对多个电机进行同步的转矩设定，防止机械结构运作的不同步，提高了运转的安全性。

Description

盾构机多电机转矩同步驱动控制方法及系统

技术领域

本发明涉及新能源电机控制领域，尤其涉及一种盾构机多电机转矩同步驱动控制方法及系统。

背景技术

盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机。其具备一个总的负载刀盘以及多个电机，且每一电机分别驱动一个减速机并共同带动总的负载刀盘，以进行旋转挖掘。其中减速机的作用为调节电机的输出转速和输出力矩，以适应负载刀盘的工作状态，其可与负载刀盘视作一个整体。多个电机带动同一个刚性负载，存在负载分配均衡的难题，任何一个电机转速与其他电机转速存在偏差均会引起负载分配不平衡，甚至出现电机与电机之间互相对抗。在盾构机的掘进过程中，负载刀盘的工作状态可能发生变化，比如掘进过程中岩层的硬度可能发生改变，或者掘进的方向需要进行调整。这都会导致负载刀盘的转矩发生变化。进而，需要根据实际的掘进需求，改变电机的转矩，以适应负载刀盘的掘进状态，保证电机和负载刀盘之间的稳定工作状态。电机转矩改变的时候，需要多个电机转矩同步上升或下降，实现每一电机转矩调整的动态过程均处于同步。现有的电机转矩控制方式，未能进行转矩同步分配控制，而是通过速度补偿方式，即检测到转矩较大时，主动补偿一定比例的负转速，负转速会使对应电机出力下降，从而限制转矩过大。然而，这种方法存在时间延迟，即检测出转矩变大需要一定时间。补偿负转速后，电机还需要一定的时间才能降低自身出力，这种情况会引起转速和转矩的不稳定，且长期反复来回调整会导致转速和转矩长期处于波动状态。采用该方法导致的转速和转矩的来回波动，容易导致盾构机的机械结构受力不平衡，耗损盾构机的使用寿命，同时还会浪费电机的出力容量。

发明内容

本发明实施例提供了一种盾构机多电机转矩同步驱动控制方法及系统。旨在解决现有技术方法中多电机转矩无法实时同步控制，容易导致盾构机的机械结构受力不平衡，进而耗损盾构机的使用寿命的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种盾构机多电机转矩同步驱动控制方法，包括：中央控制单元根据多个电机的当前转速信息，向HUB交换单元发送第一转矩设定指令；所述HUB交换单元根据所述第一转矩设定指令，同步向所述多个电机中每一电机分别对应的电机控制逆变单元发送第二转矩设定指令；与所述多个电机中每一电机分别对应的电机控制逆变单元根据所述第二转矩设定指令，将对应电机的转矩进行设定；每一电机控制逆变单元将对应电机的转速反馈信息发送至所述HUB交换单元；所述HUB交换单元将每一电机控制逆变单元的转速反馈信息发送至所述中央控制单元。

第二方面，本发明实施例还提供了一种盾构机多电机转矩同步驱动控制系统，包括中央控制单元、HUB交换单元和多个电机控制逆变单元；其中，所述HUB交换单元与所述中央控制单元通讯连接，多个电机控制逆变单元中每一电机控制逆变单元均与所述HUB交换单元通讯连接，且多个电机控制逆变单元中每一电机控制逆变单元均对应连接有电机；所述中央控制单元，用于根据多个电机的当前转速信息，向所述HUB交换单元发送第一转矩设定指令；所述HUB交换单元，用于根据所述第一转矩设定指令，同步向所述多个电机中每一电机分别对应的电机控制逆变单元发送第二转矩设定指令；每一所述电机控制逆变单元，均用于根据所述第二转矩设定指令，将对应电机的转矩进行设定；每一所述电机控制逆变单元，均还用于将对应电机的转速反馈信息发送至所述HUB交换单元；所述HUB交换单元，还用于将每一所述电机控制逆变单元的转速反馈信息发送至所述中央控制单元。

基于本发明实施例中提供的上述控制方法及其系统，本发明实施例提供的盾构机多电机转矩同步驱动控制方法通过以太网实现HUB交换单元在中央控制单元与多个电机控制逆变单元之间的信息中转，使得中央控制单元能够将转矩设定指令同步转送至多个电机控制逆变单元，进而同步传送至多个电机，对多个电机进行同步的转矩设定，防止机械结构运作的不同步，提高了运转的安全性；同时还能够通过以太网实现电机转速的反馈，使得中央控制单元实时获知电机的当前转速，进而能够针对当前转速对转矩进行实时监控调整，保证盾构机中每个电机运转的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例提供的盾构机多电机转矩同步驱动控制方法的示意性流程图；

图2为本发明实施例提供的盾构机多电机转矩同步驱动控制方法的第一子流程示意图；

图3为本发明实施例提供的盾构机多电机转矩同步驱动控制方法的第二子流程示意图；

图4为本发明实施例提供的盾构机多电机转矩同步驱动控制方法的第三子流程示意图；

图5为本发明实施例提供的盾构机多电机转矩同步驱动控制方法的第四子流程示意图；

图6为本发明实施例提供的盾构机多电机转矩同步驱动控制方法的第五子流程示意图；

图7为本发明实施例提供的盾构机多电机转矩同步驱动控制系统的示意图；

图8为本发明实施例提供的盾构机多电机转矩同步驱动控制系统中针对单一电机的另一示意图。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

请参阅图1，本发明实施例提供了一种盾构机多电机转矩同步驱动控制方法，包括以下步骤S110- S150：

S110、中央控制单元根据多个电机的当前转速信息，向HUB交换单元发送第一转矩设定指令。

在本实施例中，中央控制单元用于进行电机的上层控制，操作人员可在中央控制单元中输入电机转速的期望值，中央控制单元可根据电机的当前转速信息，输出对应的第一转矩设定指令，以对电机的转矩进行调整，最后能够实现电机转速的闭环控制。在电机的运转中，通过调整转矩能够改变电机的转速。具体地，中央控制单元在获知多个电机的当前转速信息后，能够与当前的转速期望值进行比较，若当前转速小于转速期望值，则代表此时电机的负载较大，电机转矩小于负载转矩，此时需要进行电机转矩的增大调整，以增大电机的转速并达到转速期望值；若当前转速大于转速期望值，则代表此时电机的负载较小，电机转矩大于负载转矩，此时需要进行电机转矩的减小调整，以减小电机的转速并达到转速期望值。中央控制单元根据当前转速信息下达第一转矩设定指令并调整转矩和转速，能够根据当前负载情况实时调整电机转矩和转速，保证减速机以及盾构机负载刀盘工作的稳定性。

HUB（Hub，集线器）交换单元具体可为HUB交换机，其用于接收第一转矩设定指令并将第一转矩设定指令进行传送。HUB交换单元与中央控制单元之间存在通讯连接，通讯连接具体可为基于TCP协议的实时通信，即第一转矩设定指令可通过以太网转递至HUB交换单元。当第一转矩设定指令通过以太网传送至HUB交换单元的接收端口后，HUB会经由接收端口接收第一转矩设定指令，并将相同的指令发送到每个输出端口中。其中，中央控制单元与HUB交换单元之间还可设置一个PI调节器（Proportional Integral controller， 比例积分控制器），PI调节器能够检测第一转矩设定指令中实际包含的电压指令的数据偏离量，对第一转矩设定指令中实际包含的电压指令进行偏离量的消除，保证第一转矩设定指令的精准性。

在一实施例中，请参阅图2，步骤S110可具体包括步骤S111-S113：

S111、所述中央控制单元获取所述多个电机中每一电机的当前转速信息。

每一电机的当前转速信息都能够被中央控制单元获知，进而，中央控制单元可将当前转速信息与转速期望值进行对比，从而作出转矩调整的决策。

S112、所述中央控制单元基于各当前转速信息确定第一转矩设定指令。

当前转速信息被中央控制单元获取后，能够与当前的转速期望值进行比较，掌握目前盾构机负载的状态。若当前转速小于转速期望值，则代表此时电机的负载较大，电机转矩小于负载转矩，此时需要进行电机转矩的增大调整，以增大电机的转速并达到转速期望值，此时第一转矩设定指令即为增大转矩的指令；若当前转速大于转速期望值，则代表此时电机的负载较小，电机转矩大于负载转矩，此时需要进行电机转矩的减小调整，以减小电机的转速并达到转速期望值，此时第一转矩设定指令即为减小转矩的指令。进而，中央控制单元能够基于当前转速信息进行第一转矩设定指令的生成，并在后续进行下发。

S113、若满足当前系统时间与上一第一转矩设定指令的发送时间之间的时间间隔等于第一预设间隔时间，中央控制单元向HUB交换单元发送第一转矩设定指令。

每隔第一预设间隔时间，中央控制单元就会下发一次第一转矩设定指令。进而，第一转矩设定指令能够每隔第一预设间隔时间就被传达至电机，使得电机的转矩被高效地监控并调整，保证了电机工作的稳定性，防止转速偏离期望值时间过长导致的电机效率下降或者电机损坏。其中，第一预设间隔时间需要设置为较短的间隔时间，比如可设置为0.25毫秒，以形成高频次的转矩设定以及调整，进而实现对盾构机运作的稳定监控。相应地，若当前系统时间与上一第一转矩设定指令的发送时间之间的时间间隔小于第一预设间隔时间，中央控制单元暂停向HUB交换单元发送第一转矩设定指令。

在本实施例中，中央控制单元根据电机的当前转速信息来进行第一转矩设定指令的确定，能够实现对电机运转状态的实时监控和调整，保证了盾构机工作的稳定性和可靠性。

S120、所述HUB交换单元根据所述第一转矩设定指令，同步向所述多个电机中每一电机分别对应的电机控制逆变单元发送第二转矩设定指令。

在本实施例中，当第一转矩设定指令传入HUB交换单元的输入端口时，HUB交换单元会将第一转矩设定指令广播发送到其它所有输出端口。意即，与HUB交换单元连接的所有设备都会收到与第一转矩设定指令相同的第二转矩设定指令。实际上，第一转矩设定指令与第二转矩设定指令的内容完全相同，区别仅在于，第一转矩设定指令由中央控制单元发出，而第二转矩设定指令由HUB交换单元发出。

电机控制逆变单元的主要用途为将直流电源的电压升高至足以驱动交流电动机的电压并经过相应的控制后转换成三相频率可调的交流电源，以进行电机的驱动工作。在电机控制逆变单元中，可进行对电机的电压和电流的调整，进而，电机控制逆变单元可根据第二转矩设定指令，对其对应连接的电机的转矩进行直接调整。每一个电机控制逆变单元都单独控制多个电机中的其中一个电机，即电机控制逆变单元的总数量与电机的总数量相同。每一电机控制逆变单元同样通过以太网与HUB交换单元通讯连接，第二转矩设定指令可经由HUB交换单元的输出端口到达每一电机控制逆变单元当中。

由于每一电机控制逆变单元均通过以太网与HUB交换单元通讯连接，第二转矩设定指令可被HUB交换单元同步传送至每个输出端口，进而同步传送至每个电机控制逆变单元中，进而实现对多个电机的同步控制。通过以太网， HUB交换单元能够起到数据的中转分发作用，进而，第一转矩设定指令可同步形成多个第二转矩设定指令，最后同步进行多个电机转矩的调整，保证了多个电机在相同状态下的同步运转，保证了盾构机中各个机械结构的平衡运作，提高了盾构机的使用寿命。

在一实施例中，请参阅图3，步骤S120可具体包括步骤S121-S124：

S121、所述HUB交换单元接收所述第一转矩设定指令。

第一转矩设定指令可通过以太网，由HUB交换单元的输入端口传输进入HUB交换单元当中，随后被分发至每一电机控制逆变单元中，进而实现对每个电机的同步控制。

S122、所述HUB交换单元确定当前已连接的电机控制逆变单元的总数量。

HUB交换单元会根据当前链接有电机控制逆变单元的输出端口的总数量来确定电机控制逆变单元的总数量。具体地，HUB交换单元可通过检测设备的地址，来确定与电机控制逆变单元对应的地址，进而找出所有与电机控制逆变单元连接的输出端口。

S123、所述HUB交换单元根据当前已连接的电机控制逆变单元的总数量，基于所述第一转矩设定指令复制生成具有当前已连接的电机控制逆变单元的总数量的第二转矩设定指令；所述具有当前已连接的电机控制逆变单元的总数量的第二转矩设定指令中的每一第二转矩设定指令与当前已连接的电机控制逆变单元中的每一电机控制逆变单元分别对应。

HUB交换单元能够将第一转矩设定指令进行复制，并广播至每一电机控制逆变单元对应的输出端口，第一转矩设定指令复制后即得到内容相同的第二转矩设定指令，且复制后得到的第二转矩设定指令的数量与电机控制逆变单元的总数量相同，进而，每一第二转矩设定指令均可与每一电机控制逆变单元单独对应。

S124、所述HUB交换单元同步向当前已连接的电机控制逆变单元中的每一电机控制逆变单元发送对应的第二转矩设定指令。

在本实施例中，HUB交换单元会在同一时间对所有已连接的电机控制逆变单元发送对应的第二转矩设定指令，以保证第二转矩设定指令的同步发放，实现电机转矩的同步调整。其中，由于HUB交换单元属于数据中转单元，不同类型的信息数据可能在同一时间抵达HUB交换单元，为防止信息传送错误，HUB交换单元需要确保数据到达相应的设备中。具体地，每个电机控制逆变单元都会检查接收到的数据的目标地址，以确定是否接收该数据。如果目标地址与电机控制逆变单元的地址匹配，则电机控制逆变单元会接收该数据；否则，电机控制逆变单元会忽略该数据。由于电机控制逆变单元只会接收到来自HUB交换单元的第二转矩设定指令，因此若数据的目标地址与电机控制逆变单元的地址匹配，该数据即可被确定为是第二转矩设定指令。

S130、与所述多个电机中每一电机分别对应的电机控制逆变单元根据所述第二转矩设定指令，将对应电机的转矩进行设定。

在本实施例中，每一电机控制逆变单元接收到第二转矩设定指令后，能够根据当前的第二转矩设定指令对相应电机的转矩进行设定或者调整。

在一实施例中，请参阅图4，步骤S130可具体包括步骤S131-S133：

S131、所述电机控制逆变单元中的调制单元接收所述第二转矩设定指令。

在单一电机控制逆变单元中，调制单元具体可为SVPWM（Space Vector PulseWidth Modulation，空间矢量脉宽调制）单元，逆变器可为三相半桥逆变器。SVPWM形式的调制单元可以将逆变器和电机作为一个整体进行调整，因此，调制单元首先接收第二转矩设定指令（实际为电压指令），并根据第二转矩设定指令进行下一步具体的操作。同时，中央控制单元还会发出励磁电流指令，并通过HUB交换单元将励磁电流指令传递至每一电机控制逆变单元的调制单元中。其中，调制单元与HUB交换单元之间也可通过PI控制器进行连接，以提高第二转矩设定指令传递时的可靠性。

S132、所述电机控制逆变单元中的调制单元根据所述第二转矩设定指令，将输出电压设定为输出电压设定值。

调制单元可根据第二转矩设定指令和励磁电流指令，调整对于逆变器的输出电压，并将输出电压设定为输出电压设定值。

S133、所述电机控制逆变单元中的逆变器根据所述输出电压设定值，将输出电流设定为输出电流设定值，以使所述多个电机中每一电机的转矩设定为转矩设定值。

逆变器可根据输出电压设定值，调整输出电流的设定值。输出电流会直接改变对应电机的转矩以及转速。具体地，若第二转矩设定指令为转矩的升高指令，则调制单元会将输出电压设定值设置为较高值，以使得输出电流的设定值也调整为较高值，最后实现电机中电流的增大，从而增大电机的转矩以及转速；若第二转矩设定指令为转矩的降低指令，则调制单元会将输出电压设定值设置为较低值，以使得输出电流的设定值也调整为较低值，最后实现电机中电流的减小，从而减小电机的转矩以及转速。

在本实施例中，通过调制单元来接收第二转矩设定指令，并根据第二转矩设定指令来进行输出电压设定值的直接调整以及输出电流设定值的间接调整，能够保证电机转矩调节的可靠性和高效性。

S140、每一电机控制逆变单元将对应电机的转速反馈信息发送至所述HUB交换单元。

在本实施例中，每一电机控制逆变单元能够将对应连接的电机的转速反馈信息发送到HUB交换单元。此时，转速反馈信息能够从电机控制逆变单元与HUB交换单元的连接端口到达HUB交换单元中，具体地，HUB交换单元与每一电机控制逆变单元的连接端口可通过以太网实现第二转矩设定指令由HUB交换单元向每一电机控制逆变单元的传输，也可实现转速反馈信息由每一电机控制逆变单元向HUB交换单元的传输。随后，HUB交换单元可将转速反馈信息反向传递至中央控制单元。

在一实施例中，请参阅图5，步骤S140可具体包括步骤S141-S142：

S141、每一电机控制逆变单元中的速度估算单元获取对应电机的当前运转参数，并生成所述转速反馈信息。

速度估算单元能够实时获取对应电机的当前运转参数，并根据电机的当前运转参数来进行当前转速的计算，并生成电机的转速反馈信息。

S142、每一所述速度估算单元将所述转速反馈信息发送至所述HUB交换单元；其中，所述速度估算单元中封装有预设速度估算模型。

在本实施例中，速度估算单元中封装有预设速度估算模型，速度估算单元获取电机的当前运转参数后，能够将当前运转参数输入至预设速度估算模型当中，并在预设速度估算模型中进行分析，得出电机的当前转速并生成转速反馈信息，随后将转速反馈信息发送至HUB交换单元中，由HUB交换单元传送回中央控制单元。具体地，预设速度估算模型可以是无传感器速度估算模型，五传感器速度估算模型是指在不使用速度传感器的情况下，通过其他方法来估计电机的转速。其中，预设速度估算模型可采用MRAS模型（ModelReference Adaptive System，模型参考自适应法）。MRAS的主要思想是构建两个具有相同物理意义的输出量的模型，其中以不含有位置参数的电机方程作为参考模型，而将待估计参数的电机方程作为可调模型。利用两个模型输出量的差值构建适当的自适应律来实时调节可调模型的参数，使得可调模型的输出跟踪参考模型的输出。通过不断调整可调模型的参数，直到可调模型的输出与参考模型的输出趋于一致。随后，即可以通过可调模型中的当前运转参数，映射到参考模型具备对应的运转参数时的转速输出，来估计电机的转速。

在一实施例中，请参阅图6，步骤S141可具体包括步骤S1411-S1413：

S1411、所述速度估算单元获取所述电机控制逆变单元中的调制单元的输出电压。

速度估算单元通过与调制单元的电连接，可以获取调制单元的输出电压，以作为电机运转参数中的其中一个参数输入到速度估算单元中。

S1412、所述速度估算单元获取所述电机控制逆变单元中的逆变器的输出电流。

速度估算单元通过与逆变器的电连接，可以获取逆变器的输出电流，以作为电机运转参数中的另一个参数输入到速度估算单元中。

S1413、所述速度估算单元根据所述输出电压以及所述输出电流，生成所述转速反馈信息。

在本实施例中，输出电压和输出电流能够被输入到预设速度估算模型中，预设速度估算模型能够根据输出电压和输出电流进行电机转速的估算以及输出，进而生成电机的转速反馈信息。通过设置有预设速度估算模型的速度估算单元，能够在不设置转速传感器的情况下获知电机的当前转速信息，并生成电机的转速反馈信息。进而，电机的当前转速能够被可靠而高效地获知。

S150、所述HUB交换单元将每一电机控制逆变单元的转速反馈信息发送至所述中央控制单元。

在本实施例中，转速反馈信息可经由HUB交换单元与中央控制单元的连接端口，反向传递至中央控制单元。中央控制单元可根据转速反馈信息进行当前电机转速的分析，实现电机转速的闭环控制。由于多个电机控制逆变单元能够通过以太网将转速反馈信息同步传送至HUB交换单元，再通过以太网反馈至中央控制单元，电机转速的反馈效率和可靠性得到了保障。

在一实施例中，请参阅图1，步骤S150之后还可包括步骤S160-S170：

S160、所述中央控制单元根据多个所述转速反馈信息，获取多个所述电机的平均转速信息，并将所述平均转速信息作为所述当前转速信息。

由于每一电机控制逆变单元均会将对应的转速反馈信息发送回中央控制单元，且每一电机对应的转速反馈信息中代表的电机转速可能存在差异，因此可将转速反馈信息进行求平均值处理，以得出所有电机的平均转速信息，并将平均转速信息作为当前转速信息。

S170、所述中央控制单元返回执行所述中央控制单元根据多个电机的当前转速信息，向HUB交换单元发送第一转矩设定指令的步骤。

在本实施例中，得出平均转速信息并将平均转速信息作为当前转速信息后，中央控制单元可进入下一次转矩调整的循环，且新的循环能够根据新的当前转速信息进行第一转矩设定指令的制定以及下发，提高了盾构机整体运作的协调性和实时可靠性。

请参阅图7及图8，本发明实施例还提供了一种盾构机多电机转矩同步驱动控制系统，包括中央控制单元10、HUB交换单元20和多个电机控制逆变单元30；其中，所述HUB交换单元20与所述中央控制单元10通讯连接，多个电机控制逆变单元30中每一电机控制逆变单元30均与所述HUB交换单元20通讯连接，且多个电机控制逆变单元30中每一电机控制逆变单元30均对应连接有电机；

所述中央控制单元10，用于根据多个电机的当前转速信息，向所述HUB交换单元20发送第一转矩设定指令；

所述HUB交换单元20，用于根据所述第一转矩设定指令，同步向所述多个电机中每一电机分别对应的电机控制逆变单元30发送第二转矩设定指令；

每一所述电机控制逆变单元30，均用于根据所述第二转矩设定指令，将对应电机的转矩进行设定；

每一所述电机控制逆变单元30，均还用于将对应电机的转速反馈信息发送至所述HUB交换单元20；

所述HUB交换单元20，还用于将每一所述电机控制逆变单元30的转速反馈信息发送至所述中央控制单元10。

在一实施例中，所述电机控制逆变单元30还包括调制单元31以及逆变器32，所述调制单元31与所述逆变器32电连接；所述调制单元31与所述HUB交换单元20通讯连接；

所述调制单元31，用于接收所述第二转矩设定指令；

所述调制单元31，还用于根据所述第二转矩设定指令，将输出电压设定为输出电压设定值；

所述逆变器32，用于根据所述输出电压设定值，将输出电流设定为输出电流设定值，以使所述多个电机中每一电机的转矩设定为转矩设定值。

在一实施例中，所述电机控制逆变单元30还包括速度估算单元33；所述速度估算单元33与所述调制单元31以及所述逆变器32分别电连接；所述速度估算单元33与所述HUB交换单元20通讯连接；

所述速度估算单元33，用于获取对应电机的当前运转参数，并生成所述转速反馈信息；

所述速度估算单元33，还用于将所述转速反馈信息发送至所述HUB交换单元20；其中，所述速度估算单元33中封装有预设速度估算模型。

在一实施例中，所述中央控制单元10还用于：获取所述多个电机中每一电机的当前转速信息；

基于各当前转速信息确定第一转矩设定指令；

若满足当前系统时间与上一第一转矩设定指令的发送时间之间的时间间隔等于第一预设间隔时间，中央控制单元10向HUB交换单元20发送第一转矩设定指令。

在一实施例中，所述HUB交换单元20还用于：

接收所述第一转矩设定指令；

确定当前已连接的电机控制逆变单元30的总数量；

根据当前已连接的电机控制逆变单元30的总数量，基于所述第一转矩设定指令复制生成具有当前已连接的电机控制逆变单元30的总数量的第二转矩设定指令；所述具有当前已连接的电机控制逆变单元30的总数量的第二转矩设定指令中的每一第二转矩设定指令与当前已连接的电机控制逆变单元30中的每一电机控制逆变单元30分别对应；

同步向当前已连接的电机控制逆变单元30中的每一电机控制逆变单元30发送对应的第二转矩设定指令。

在一实施例中，所述速度估算单元33还用于：

获取所述电机控制逆变单元30中的调制单元31的输出电压；

获取所述电机控制逆变单元30中的逆变器32的输出电流；

根据所述输出电压以及所述输出电流，生成所述转速反馈信息。

在一实施例中，所述中央控制单元10还用于：

根据多个所述转速反馈信息，获取多个所述电机的平均转速信息，并将所述平均转速信息作为所述当前转速信息；

返回执行根据多个电机的当前转速信息，向HUB交换单元20发送第一转矩设定指令的步骤。

综上所述，本发明实施例提供的盾构机多电机转矩同步驱动控制方法通过以太网实现HUB交换单元在中央控制单元与多个电机控制逆变单元之间的信息中转，使得中央控制单元能够将转矩设定指令同步转送至多个电机控制逆变单元，进而同步传送至多个电机，对多个电机进行同步的转矩设定，防止机械结构运作的不同步，提高了运转的安全性；同时还能够通过以太网实现电机转速的反馈，使得中央控制单元实时获知电机的当前转速，进而能够针对当前转速对转矩进行实时监控调整，保证盾构机中每个电机运转的稳定性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种盾构机多电机转矩同步驱动控制方法，其特征在于，所述方法包括：

中央控制单元根据多个电机的当前转速信息，向HUB交换单元发送第一转矩设定指令；

所述HUB交换单元根据所述第一转矩设定指令，同步向所述多个电机中每一电机分别对应的电机控制逆变单元发送第二转矩设定指令；

与所述多个电机中每一电机分别对应的电机控制逆变单元根据所述第二转矩设定指令，将对应电机的转矩进行设定；

每一电机控制逆变单元将对应电机的转速反馈信息发送至所述HUB交换单元；

所述HUB交换单元将每一电机控制逆变单元的转速反馈信息发送至所述中央控制单元;其中，所述当前转速信息基于所述转速反馈信息得到；

所述与所述多个电机中每一电机分别对应的电机控制逆变单元根据所述第二转矩设定指令，将对应电机的转矩进行设定中，每一电机控制逆变单元均执行以下步骤：

所述电机控制逆变单元中的调制单元接收所述第二转矩设定指令；

所述电机控制逆变单元中的调制单元根据所述第二转矩设定指令，将输出电压设定为输出电压设定值；

所述电机控制逆变单元中的逆变器根据所述输出电压设定值，将输出电流设定为输出电流设定值，以使所述多个电机中每一电机的转矩设定为转矩设定值；

所述每一电机控制逆变单元将对应电机的转速反馈信息发送至所述HUB交换单元，包括：

每一电机控制逆变单元中的速度估算单元获取对应电机的当前运转参数，并生成所述转速反馈信息；

每一所述速度估算单元将所述转速反馈信息发送至所述HUB交换单元；其中，所述速度估算单元中封装有预设速度估算模型；

所述每一电机控制逆变单元中的速度估算单元获取对应电机的当前运转参数，并生成所述转速反馈信息中，每一速度估算单元均执行以下步骤：

所述速度估算单元获取所述电机控制逆变单元中的调制单元的输出电压；

所述速度估算单元获取所述电机控制逆变单元中的逆变器的输出电流；

所述速度估算单元根据所述输出电压以及所述输出电流，生成所述转速反馈信息；

其中，所述调制单元为SVPWM单元；所述逆变器为三相半桥逆变器。

2.根据权利要求1所述的盾构机多电机转矩同步驱动控制方法，其特征在于，所述中央控制单元根据多个电机的当前转速信息，向HUB交换单元发送第一转矩设定指令，包括：

所述中央控制单元获取所述多个电机中每一电机的当前转速信息；

所述中央控制单元基于各当前转速信息确定第一转矩设定指令；

若满足当前系统时间与上一第一转矩设定指令的发送时间之间的时间间隔等于第一预设间隔时间，中央控制单元向HUB交换单元发送第一转矩设定指令。

3.根据权利要求1所述的盾构机多电机转矩同步驱动控制方法，其特征在于，所述HUB交换单元根据所述第一转矩设定指令，同步向所述多个电机中每一电机分别对应的电机控制逆变单元发送第二转矩设定指令，包括：

所述HUB交换单元接收所述第一转矩设定指令；

所述HUB交换单元确定当前已连接的电机控制逆变单元的总数量；

所述HUB交换单元根据当前已连接的电机控制逆变单元的总数量，基于所述第一转矩设定指令复制生成具有当前已连接的电机控制逆变单元的总数量的第二转矩设定指令；所述具有当前已连接的电机控制逆变单元的总数量的第二转矩设定指令中的每一第二转矩设定指令与当前已连接的电机控制逆变单元中的每一电机控制逆变单元分别对应；

所述HUB交换单元同步向当前已连接的电机控制逆变单元中的每一电机控制逆变单元发送对应的第二转矩设定指令。

4.根据权利要求1所述的盾构机多电机转矩同步驱动控制方法，其特征在于，所述HUB交换单元将每一电机控制逆变单元的转速反馈信息发送至所述中央控制单元之后，还包括：

所述中央控制单元根据多个所述转速反馈信息，获取多个所述电机的平均转速信息，并将所述平均转速信息作为所述当前转速信息；

所述中央控制单元返回执行所述中央控制单元根据多个电机的当前转速信息，向HUB交换单元发送第一转矩设定指令的步骤。

5.一种盾构机多电机转矩同步驱动控制系统，其特征在于，包括中央控制单元、HUB交换单元和多个电机控制逆变单元；其中，所述HUB交换单元与所述中央控制单元通讯连接，多个电机控制逆变单元中每一电机控制逆变单元均与所述HUB交换单元通讯连接，且多个电机控制逆变单元中每一电机控制逆变单元均对应连接有电机；

所述中央控制单元，用于根据多个电机的当前转速信息，向所述HUB交换单元发送第一转矩设定指令；

所述HUB交换单元，用于根据所述第一转矩设定指令，同步向所述多个电机中每一电机分别对应的电机控制逆变单元发送第二转矩设定指令；

每一所述电机控制逆变单元，均用于根据所述第二转矩设定指令，将对应电机的转矩进行设定；

每一所述电机控制逆变单元，均还用于将对应电机的转速反馈信息发送至所述HUB交换单元；

所述HUB交换单元，还用于将每一所述电机控制逆变单元的转速反馈信息发送至所述中央控制单元; 其中，所述当前转速信息基于所述转速反馈信息得到；

所述电机控制逆变单元还包括调制单元以及逆变器，所述调制单元与所述逆变器电连接；所述调制单元与所述HUB交换单元通讯连接；

所述调制单元，用于接收所述第二转矩设定指令；

所述调制单元，还用于根据所述第二转矩设定指令，将输出电压设定为输出电压设定值；

所述逆变器，用于根据所述输出电压设定值，将输出电流设定为输出电流设定值，以使所述多个电机中每一电机的转矩设定为转矩设定值；

所述电机控制逆变单元还包括速度估算单元；所述速度估算单元与所述调制单元以及所述逆变器分别电连接；所述速度估算单元与所述HUB交换单元通讯连接；

所述速度估算单元，用于获取对应电机的当前运转参数，并生成所述转速反馈信息；

所述速度估算单元，还用于将所述转速反馈信息发送至所述HUB交换单元；其中，所述速度估算单元中封装有预设速度估算模型；

每一速度估算单元均还用于：

获取所述电机控制逆变单元中的调制单元的输出电压；

获取所述电机控制逆变单元中的逆变器的输出电流；

根据所述输出电压以及所述输出电流，生成所述转速反馈信息；

其中，所述调制单元为SVPWM单元；所述逆变器为三相半桥逆变器。