CN116827177B - 一种无刷直流电机转速控制方法、系统、设备和存储介质 - Google Patents
一种无刷直流电机转速控制方法、系统、设备和存储介质 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种无刷直流电机转速控制方法、系统、设备和存储介质，该方法包括：对转运机承载货物的重量进行分级，得到对应的重量分级；根据重量分级，得到参考电压；根据实际电流与期望电流之间的误差，得到参考电流；根据参考电压和参考电流，控制当前转速，若当前转速不满足调整条件，则将当前转速作为目标转速；若当前转速满足调整条件，对分数阶PID控制器的参数进行整定，得到参数更新的分数阶PID控制器；根据参数更新的分数阶PID控制器，得到更新的参考电流，并根据更新的参考电流和参考电压，控制无刷直流电机的当前转速，得到目标转速。本发明能够提升对转运机的电机转速的控制精度、减小电机的转矩波动。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，尤其是一种无刷直流电机转速控制方法、系统、设备和存储介质。
背景技术
在货物跨层搬运的场景中，可以使用转运机将当前层的货物转移到其他层。转运机的动力来源于无刷直流电机，转运机工作时需要准确地控制无刷直流电机的转速，以实现安全搬运货物和增加电机使用寿命的目的。
现如今，一般通过开环控制和闭环控制两种方式来控制转运机的无刷直流电机转速。然而，开环控制对转运机的负载变化和电机系统参数变化较为敏感，难以实现精确的转速控制。闭环控制相应的控制算法会更加复杂，可能需要额外的转速传感器和较高的计算能力。并且，以上两种控制方法均未考虑电机的转矩波动的问题。
发明内容
为解决上述现有技术问题，本发明提供一种无刷直流电机转速控制方法、系统、设备和存储介质，能够提升对转运机的电机转速的控制精度、减小电机在不同工况下的转矩波动。
本发明通过下述技术方案实现：
一种无刷直流电机转速控制方法，所述方法包括以下步骤：
根据重量分级表，对所述转运机承载货物的重量进行分级，得到对应的重量分级；
根据所述重量分级，控制逆变器直流母线电压，得到参考电压；
通过分数阶PID控制器，根据所述无刷直流电机的实际转速与期望转速之间的误差，得到参考电流；
根据所述参考电压和所述参考电流，控制所述无刷直流电机的当前转速，若所述当前转速不满足调整条件，则将所述当前转速作为目标转速；
若所述当前转速满足调整条件，对所述分数阶PID控制器的参数进行整定，得到参数更新的分数阶PID控制器；
根据所述参数更新的分数阶PID控制器，得到更新的参考电流，并根据所述更新的参考电流和所述参考电压，控制所述无刷直流电机的当前转速，得到所述目标转速。
可选的，所述根据重量分级表，对所述转运机承载货物的重量进行分级，得到对应的重量分级，包括：
获取重量分级表中每个待选重量分级的重量范围；
将所述货物的重量落入所述重量范围所对应的待选重量分级，确定为所述货物对应的重量分级。
可选地，所述根据所述重量分级，控制逆变器直流母线电压，得到参考电压，包括：
根据所述无刷直流电机的实际转速与期望转速，计算转速的误差值和误差变化率；
根据三角隶属函数，确定所述重量分级对应的第一模糊输入类别、所述误差值对应的第二模糊输入类别，以及所述误差变化率对应的第三模糊输入类别；
对所述第一模糊输入类别、所述第二模糊输入类别和所述第三模糊输入类别进行推理，得到对应的模糊输出类别；
将所述模糊输出类别映射到模糊输出的范围值，得到模糊输出值，所述模糊输出值表示对所述逆变器直流母线电压的控制强度；
根据所述模糊输出值，控制所述逆变器直流母线电压，得到所述参考电压。
可选地，所述通过分数阶PID控制器，根据所述无刷直流电机的实际转速与期望转速之间的误差，得到参考电流，包括：
根据当前时刻所述无刷直流电机的当前转速和期望转速，计算当前时刻的转速误差值；
根据分数阶PID的微分方程和所述当前时刻的转速误差值，计算电流控制信号；
根据所述电流控制信号，得到所述参考电流。
可选地，所述分数阶PID的微分方程为：
其中，e(t)为所述当前时刻的转速误差值，Kp为比例常数、Ki是积分常数，Kd是导数常数，λ是积分顺序，u是微分顺序，Dt为微分计算。
可选地，所述若所述当前转速满足调整条件，对所述分数阶PID控制器的参数进行整定，得到参数更新的分数阶PID控制器，包括：
获取所述分数阶PID控制的当前参数；
获取动态码宽的最大码宽、最小码宽和迭代总次数，根据所述当前参数和所述动态码宽进行和声搜索，得到当前迭代的更新参数；
根据所述更新参数对所述无刷直流电机的电流控制情况，计算目标函数的函数值，当所述函数值小于预设阈值则结束迭代，将所述当前迭代的更新参数，作为所述参数更新的分数阶PID控制器的参数；
若所述函数值大于或等于所述预设阈值则继续迭代，直至得到满足条件的更新参数，或者迭代更新的次数达到所述迭代总次数。
可选地，所述动态码宽表示为所述目标函数标识为/>
其中，FWmax为最大码宽，FWmin为最小码宽，NI为迭代总次数，i为当前迭代次数；
其中，t表示当前时刻，ε表示转速误差值。
此外，为了实现上述目的，本发明还提供了一种无刷直流电机转速控制系统，所述系统包括：
重量模块；
模糊控制模块；
分数阶PID控制模块；
参数整定模块；
其中，所述重量模块用于测量转运机所承载货物的重量；
其中，所述模糊控制模块用于控制逆变器直流母线电压，得到参考电压；
其中，所述分数阶PID控制模块用于控制所述无刷直流电机的电流，得到参考电流；
其中，参数整定模块用于优化所述分数阶PID控制模块的参数。
此外，为了实现上述目的，本发明还提供了一种无刷直流电机转速控制设备，所述无刷直流电机转速控制设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的无刷直流电机转速控制程序，所述无刷直流电机转速控制程序被所述处理器执行时实现上述的无刷直流电机转速控制方法的步骤。
此外，为了实现上述目的，本发明还提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有无刷直流电机转速控制程序，所述无刷直流电机转速控制程序被处理器执行时实现上述的无刷直流电机转速控制方法的步骤。
本发明的有益效果体现在：
1、本申请的方法通过压力传感器测量转运机所承载货物的重量，通过与空载时的参数进行比较，能够准确判断货物的存在与否，提供准确的重量数据给模糊控制模块；
2、本申请的方法通过将重量模块测量的参数与预先设置的重量分级表进行对比，能够智能地判断当前货物的重量级别，并根据实际需要进行分级，从而实现对逆变器直流母线电压的控制。这种智能控制可以根据货物重量的变化，自动调整逆变器直流母线电压的参考值，以保持稳定的运行状态；
3、本申请的方法采用分数阶微积分的方法，能够更精确地控制参考电流，以控制无刷直流电动机的转速。相比传统的整数阶PID控制器，分数阶PID控制器具有更强的自适应性和鲁棒性，能够更好地应对系统的非线性和时变特性；
4、本申请的方法采用改进的和声搜索启发式方法对分数阶PID控制器的参数进行整定。通过动态码宽的调整，能够在全局搜索和局部搜索之间找到一个平衡，从而提高了整定的效率和准确性。优化后的参数能够使系统更快地达到稳定状态，并且具有更好的性能指标，如速度误差的最小化。
附图说明
图1为本发明实施例提供的无刷直流电机转速控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的无刷直流电机转速控制系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的无刷直流电机转速控制设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以任何适当的组合或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
本发明实施例提供了一种无刷直流电机转速控制方法，参照图1，图1为本发明无刷直流电机转速控制方法的流程示意图。
可以理解，本发明针对无刷电机在转运机应用中的特殊性以及现有无刷电机转速调控方法存在的缺陷，提出了一种无刷直流电机转速控制方法、系统、设备和存储介质。该方法利用分数阶PID控制器控制无刷直流电机的参考电流，并使用模糊控制模块控制逆变器的直流母线电压。同时，引入了和声搜索启发式方法来进行分数阶PID控制器参数的整定。
与现有的开环控制和闭环控制相比，本申请的电机转速控制方法具有以下优势：首先，分数阶PID控制器和模糊控制模块同时工作，可以减少电机的测量速度与参考速度之间的偏差，从而在较宽的速度范围内提供更好、更精确的速度控制。其次，通过引入和声搜索优化方法来整定分数阶PID控制器的参数，可以提高参数整定的效率和准确性。此外，模糊控制模块的模糊集输入与转运机的负载相关联，从而可以减小不同工况下的转矩波动。
本实施例可以更好地适应无刷电机在转运机中的应用需求，克服了现有方法的缺陷，并提供了更精确、稳定的转速控制，从而能够减小电机的转矩波动，本申请的方法包括以下步骤：
步骤S100，根据重量分级表，对所述转运机承载货物的重量进行分级，得到对应的重量分级。
在一些实施例中，重量分级可以被定义为超重(OW)、重(W)、轻(L)和无载物(N)。例如，超重(OW)的重量分级对应承载的货物重量大于阈值A，重(W)对应承载的货物重量介于阈值B和阈值A之间，轻(L)对应承载的货物重量介于阈值C和阈值B之间，无载物(N)对应未承载任何货物或承载的货物重量小于阈值C。
其中，阈值A、阈值B和阈值C根据具体系统的需求设定，可以根据转运机的设计和承载能力确定，例如A为80kg、100kg等。
当测量到的货物重量与相应的阈值进行比较后，根据比较结果，可以确定当前货物的重量分级。例如，如果测量到的货物重量大于阈值A，则将其分为超重(OW)级别；如果测量到的货物重量介于阈值B和阈值A之间，则将其分为重(W)级别，依此类推。
通过将所测得的货物重量与预先设定的阈值进行比较并分级，可以更好地了解当前转运机所承载货物的重量范围，为后续的控制过程提供基础信息。
可选的，步骤S100可以包括：
获取重量分级表中每个待选重量分级的重量范围；
将所述货物的重量落入所述重量范围所对应的待选重量分级，确定为所述货物对应的重量分级。
仅作为示例，重量分级表可以给出以下待选重量分级的重量范围，例如超重(OW)大于100kg、重(W)50kg-100kg、轻(L)20kg-50kg、无载物(N)小于20kg。
根据上述重量分级表和重量范围，假设测量到的货物重量为75kg，根据重量范围与测量值的比较，则可以确定出该货物的重量分级为重(W)级别。
根据所测得的货物重量与重量分级表中每个待选重量分级的重量范围进行比较，可以准确地确定货物的重量分级。这样的分级可以根据实际需求进行定义，使得重量分级在一定范围内具备可辨识性和操作性，为后续的控制过程提供准确的信息。
步骤S200，根据所述重量分级，控制逆变器直流母线电压，得到参考电压。
在一些实施例中，可以采用模糊控制模块来控制逆变器的直流母线电压。模糊控制模块根据重量分级与预先设置的模糊规则进行推理，以确定逆变器直流母线电压的参考值。
可选的，步骤S200可以包括：
根据所述无刷直流电机的实际转速与期望转速，计算转速的误差值和误差变化率；
根据三角隶属函数，确定所述重量分级对应的第一模糊输入类别、所述误差值对应的第二模糊输入类别，以及所述误差变化率对应的第三模糊输入类别；
对所述第一模糊输入类别、所述第二模糊输入类别和所述第三模糊输入类别进行推理，得到对应的模糊输出类别；
将所述模糊输出类别映射到模糊输出的范围值，得到模糊输出值，所述模糊输出值表示对所述逆变器直流母线电压的控制强度；
根据所述模糊输出值，控制所述逆变器直流母线电压，得到所述参考电压。
仅作为示例，可以计算转运机的无刷直流电机(在本申请中也可以简称为“电机”)的期望转速为与实际转速之间的差值来得到转速的误差值，可以使用微分近似方法计算转速的误差变化率。
在一些实施例中，以重量分级为例，可以根据具体的三角隶属函数，将所测得的重量分级值映射到第一模糊输入类别，例如第一模糊输入类别可以包括负大(NB)、负中(NM)、负小(NS)、零(Z)、正小(PS)、正中(PM)、正大(PB)等。
在一些实施例中，负大(NB)和正大(PB)关联超重(OW)，负中(NM)和正中(PM)关联重(W)，负小(NS)和正小(PS)关联轻(L)，零(Z)关联无载物(N)，模糊集输入范围为[-3,3]。模糊集输出为：极小(ES)，极小(VS)，极小(S)，中(M)，大(L)，甚大(VL)，超大(EL)，输出范围为[0,50]。
相应的，可以根据三角隶属函数，将计算得到的误差值和误差变化率分别映射到第二和第三模糊输入类别，例如负大(NB)、负中(NM)、负小(NS)、零(Z)、正小(PS)、正中(PM)、正大(PB)等。
在一些实施例中，可以对所述第一模糊输入类别、所述第二模糊输入类别和所述第三模糊输入类别进行模糊推理，得到对应的模糊输出类别。根据模糊推理结果，将模糊输出类别映射到模糊输出的范围值，得到模糊输出值，该模糊输出值表示对逆变器直流母线电压的控制强度。最后，根据模糊输出值，控制逆变器直流母线电压，得到所述参考电压。
仅作为示例，假设转速的误差值为500RPM、误差变化率为100RPM/s，货物的重量分级为轻(L)。进一步地，可以将误差值和误差变化率映射到模糊输入范围[-3，3]，再得到误差值对应的第二模糊输入类别为正小(PS)，误差变化率对应的第三模糊输入类别为正中(PM)。
进一步地，可以对以上第一模糊输入类别、第二模糊输入类别和第三模糊输入类别进行模糊推理来得到模糊输出类别，再根据模糊规则和模糊范围计算模糊输出值。例如，假设推理得到的模糊输出类别为大(L)，可以将模糊输出类别映射到模糊输出的范围值[0,50]，假设映射后得到的模糊输出值为30，则可以根据该模糊输出值作为控制电压的强度信号，来控制逆变器直流母线电压得到参考电压。
通过上述步骤，根据实际转速与期望转速计算出的误差值和误差变化率，结合三角隶属函数和模糊推理过程，实现了对逆变器直流母线电压的控制，并得到了相应的参考电压。这样的控制方法能够根据实际转速与期望转速的差异来调整逆变器直流母线电压，从而实现对无刷直流电机转速的精确控制。
步骤S300，通过分数阶PID控制器，根据所述无刷直流电机的当前转速与期望转速之间的误差，得到参考电流。
在一些实施例中，可以根据实际转速与期望转速的误差值e，将其代入分数阶PID控制器的微分方程，可以得到控制器的输出u(t)。该输出即为参考电流，用于调整无刷直流电机的工作状态。
可选的，步骤S300可以包括：
根据当前时刻所述无刷直流电机的当前转速和期望转速，计算当前时刻的转速误差值；
根据分数阶PID的微分方程和所述当前时刻的转速误差值，计算电流控制信号；
根据所述电流控制信号，得到所述参考电流。
其中，分数阶PID的微分方程为：
其中，e(t)为所述当前时刻的转速误差值，Kp为比例常数、Ki是积分常数，Kd是导数常数，λ是积分顺序，u是微分顺序，Dt为微分计算。
在一些实施例中，基于该公式，可以根据计算出的电流控制信号(u)，可以得到所述参考电流，用于控制无刷直流电机的工作状态。
在具体的计算过程中，需要根据分数阶PID控制器的参数和所选用的分数阶微积分算法，对微分方程进行数值计算或模拟计算，得到电流控制信号(u)，然后根据该信号调整参考电流。
通过以上计算步骤，根据当前时刻的转速误差值和分数阶PID控制器的微分方程，可以计算出电流控制信号，进而得到所述参考电流。这样的控制过程能够根据实际转速与期望转速之间的差异来调整电流，以达到所需的控制效果。
步骤S400，根据所述参考电压和所述参考电流，控制所述无刷直流电机的当前转速，若所述当前转速不满足调整条件，则将所述当前转速作为目标转速。
可以理解，由于当前转速是经过参考电压和参考电流控制后的控制转速，因此，如果当前转速不满足调整条件，表示当前转速已经极其接近或等于期望转速，也表示当前参考电压和参考电流对电机转速控制的效果较好，则将当前转速作为目标转速，也无需再对分数阶PID控制器的参数进行整定。
相应地，如果当前转速满足调整条件，表示当前转速与期望转速存在较大偏差，表示当前参考电压和参考电流对电机转速控制的效果较差，需要对分数阶PID控制器的参数进行整定。
通过以上方式，可以有效地评估经过参考电压和参考电流共同控制后的电机当前转速的准确性、合理性，对不满足要求的当前转速进行进一步地调整，以提升对电机转速控制和调节的精度，从而能够进一步地降低不必要的电机转矩波动。
步骤S500，若所述当前转速满足调整条件，对所述分数阶PID控制器的参数进行整定，得到参数更新的分数阶PID控制器。
可以理解，参数整定的目标是通过调整分数阶PID控制器的参数，使得控制系统的响应更加准确和稳定。这可以通过实验、模拟或优化算法等方法来完成。
可选的，步骤S500可以包括：
获取所述分数阶PID控制的当前参数；
获取动态码宽的最大码宽、最小码宽和迭代总次数，根据所述当前参数和所述动态码宽进行和声搜索，得到当前迭代的更新参数；
根据所述更新参数对所述无刷直流电机的电流控制情况，计算目标函数的函数值，当所述函数值小于预设阈值则结束迭代，将所述当前迭代的更新参数，作为所述参数更新的分数阶PID控制器的参数；
若所述函数值大于或等于所述预设阈值则继续迭代，直至得到满足条件的更新参数，或者迭代更新的次数达到所述迭代总次数。
其中，动态码宽表示为所述目标函数标识为/>
其中，FWmax为最大码宽，FWmin为最小码宽，NI为迭代总次数，i为当前迭代次数；
其中，t表示当前时刻，ε表示转速误差值。
为了方便理解以上更新分数阶PID控制器的参数的过程，仅作为示例，假设分数阶PID控制器的当前参数为：Kp＝0.5，Ki＝0.2，Kd＝0.1，λ＝0.8，u＝0.6。动态码宽：FWmax＝5，FWmin＝1，NI＝10，假设预设阈值为0.01。
假设在第一次迭代后，得到的更新参数为：Kp＝0.6，Ki＝0.3，Kd＝0.2，λ＝0.7，u＝0.5。使用更新后的参数对无刷直流电机的电流控制情况进行计算，计算得到当前的转速误差值，并计算目标函数的函数值。假设在当前情况下，目标函数的函数值object为0.02，则目标函数的函数值大于预设阈值，需要继续迭代。
进一步地，继续进行第二次迭代，得到的更新参数为：Kp＝0.65，Ki＝0.35，Kd＝0.25，λ＝0.6，u＝0.4。再次使用更新后的参数计算目标函数的函数值。假设在当前情况下，目标函数的函数值为0.015，仍然大于预设阈值。
进一步地，继续进行第三次迭代，得到的更新参数为：Kp＝0.67，Ki＝0.38，Kd＝0.27，λ＝0.55，u＝0.35。再使用更新后的参数计算目标函数的函数值。假设在当前情况下，目标函数的函数值为0.008，小于预设阈值。
可以理解，由于当前迭代次数下的目标函数的函数值小于预设阈值，迭代结束。更新后的参数Kp＝0.67，Ki＝0.38，Kd＝0.27，λ＝0.55，u＝0.35将作为参数更新的分数阶PID控制器的参数。
通过以上参数整定的过程，通过合适的参数整定，可以使控制系统更快速地响应输入信号的变化，减少超调和震荡，从而提高系统的动态性能。还可以使控制系统具有良好的稳定性，防止系统出现不稳定的行为，如振荡、不收敛等。此外，参数整定还可以减小系统在稳态下的误差，使得实际输出值更接近期望值，提高控制精度。合理的参数整定可以使控制系统适应不同的工况和负载变化，提高系统的鲁棒性和适应性。通过优化参数整定，可以使系统在达到所需控制性能的同时，尽量减少能耗和成本，提高系统的效率。
综上，对分数阶PID控制器的参数进行参数整定能够使控制系统更加准确、稳定和高效地工作，提升控制性能和系统可靠性，满足工程应用的需求。
步骤S600，根据所述参数更新的分数阶PID控制器，得到更新的参考电流，并根据所述更新的参考电流和所述参考电压，控制所述无刷直流电机的当前转速，得到所述目标转速。
在一些实施例中，可以根据参数更新的分数阶PID控制器和更新的参考电流，可以计算出相应的控制信号，然后利用该控制信号和更新的参考电流，结合参考电压来控制无刷直流电机的当前转速。
具体的，可以根据更新的参考电流和参考电压，可以确定所需的电机驱动方式(如逆变器控制方式)，以及相应的电机转速控制算法。通过调整逆变器直流母线电压和参考电流的大小，可以实现对电机的转速控制。
通过控制无刷直流电机的电流和电压，可以调整电机的输出转矩和功率，从而控制电机的转速。通过反复调整和优化控制信号、参考电流和参考电压的数值，可以使无刷直流电机达到期望的目标转速。因此，可以根据更新的参考电流和参考电压，结合相应的转速控制算法和电机驱动方式，可以实现对无刷直流电机的当前转速进行控制，从而得到所需的目标转速，并基于高精度控制的电机转速来减小电机出现的转矩波动。
综上，本发明的有益效果体现在：
1、本申请的方法通过压力传感器测量转运机所承载货物的重量，通过与空载时的参数进行比较，能够准确判断货物的存在与否，提供准确的重量数据给模糊控制模块；
2、本申请的方法通过将重量模块测量的参数与预先设置的重量分级表进行对比，能够智能地判断当前货物的重量级别，并根据实际需要进行分级，从而实现对逆变器直流母线电压的控制。这种智能控制可以根据货物重量的变化，自动调整逆变器直流母线电压的参考值，以保持稳定的运行状态；
3、本申请的方法采用分数阶微积分的方法，能够更精确地控制参考电流，以控制无刷直流电动机的转速。相比传统的整数阶PID控制器，分数阶PID控制器具有更强的自适应性和鲁棒性，能够更好地应对系统的非线性和时变特性；
4、本申请的方法采用改进的和声搜索启发式方法对分数阶PID控制器的参数进行整定。通过动态码宽的调整，能够在全局搜索和局部搜索之间找到一个平衡，从而提高了整定的效率和准确性。优化后的参数能够使系统更快地达到稳定状态，并且具有更好的性能指标，如速度误差的最小化。
参照图2，图2为本发明实施例提供的无刷直流电机转速控制系统的结构示意图。如图2所示，该无刷直流电机转速控制系统包括：
重量模块10；
模糊控制模块20；
分数阶PID控制模块30；
参数整定模块40；
其中，所述重量模块10用于测量转运机所承载货物的重量；
其中，所述模糊控制模块20用于控制逆变器直流母线电压，得到参考电压；
其中，所述分数阶PID控制模块30用于控制所述无刷直流电机的电流，得到参考电流；
其中，参数整定模块40用于优化所述分数阶PID控制模块的参数。
参照图3，图3为本发明实施例方案涉及的无刷直流电机转速控制设备的结构示意图。
通常，设备包括：至少一个处理器301、存储器302以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的无刷直流电机转速控制程序，所述无刷直流电机转速控制程序配置为实现如前所述的无刷直流电机转速控制方法的步骤。
在一些实施例中，设备还可选包括有：通信接口303和至少一个外围设备。处理器301、存储器302和通信接口303之间可以通过总线或信号线相连。各个外围设备可以通过总线、信号线或电路板与通信接口303相连。具体地，外围设备包括：射频电路304、显示屏305和电源306中的至少一种。
本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构并不构成对无刷直流电机转速控制设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
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，上述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，上述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
另外需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现。一般情况下，凡由计算机程序完成的功能都可以很容易地用相应的硬件来实现，而且，用来实现同一功能的具体硬件结构也可以是多种多样的，例如模拟电路、数字电路或专用电路等。但是，对本发明而言更多情况下软件程序实现是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献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可读取的存储介质中，如计算机的软盘、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，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)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种无刷直流电机转速控制方法，其特征在于，所述方法包括：
根据重量分级表，对转运机承载货物的重量进行分级，得到对应的重量分级；
根据所述重量分级，确定逆变器直流母线电压的参考值，得到参考电压，具体包括：
根据所述无刷直流电机的实际转速与期望转速，计算转速的误差值和误差变化率；
根据三角隶属函数，确定所述重量分级对应的第一模糊输入类别、所述误差值对应的第二模糊输入类别，以及所述误差变化率对应的第三模糊输入类别；
对所述第一模糊输入类别、所述第二模糊输入类别和所述第三模糊输入类别进行推理，得到对应的模糊输出类别；
将所述模糊输出类别映射到模糊输出的范围值，得到模糊输出值，所述模糊输出值表示对所述逆变器直流母线电压的控制强度；
根据所述模糊输出值，确定逆变器直流母线电压的参考值，得到所述参考电压；
通过分数阶PID控制器，根据所述无刷直流电机的实际转速与期望转速之间的误差，得到参考电流；
根据所述参考电压和所述参考电流，控制所述无刷直流电机的当前转速，若所述当前转速不满足调整条件，则将所述当前转速作为目标转速；
若所述当前转速满足调整条件，对所述分数阶PID控制器的参数进行整定，得到参数更新的分数阶PID控制器；
根据所述参数更新的分数阶PID控制器，得到更新的参考电流，并根据所述更新的参考电流和所述参考电压，控制所述无刷直流电机的当前转速，得到所述目标转速。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据重量分级表，对转运机承载货物的重量进行分级，得到对应的重量分级，包括：
获取重量分级表中每个待选重量分级的重量范围；
将所述货物的重量落入所述重量范围所对应的待选重量分级，确定为所述货物对应的重量分级。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过分数阶PID控制器，根据所述无刷直流电机的实际转速与期望转速之间的误差，得到参考电流，包括：
根据当前时刻所述无刷直流电机的实际转速和期望转速，计算当前时刻的转速误差值；
根据分数阶PID的微分方程和所述当前时刻的转速误差值，计算电流控制信号；
根据所述电流控制信号，得到所述参考电流。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分数阶PID的微分方程为：
，
其中，为所述当前时刻的转速误差值，/>为比例常数、/>是积分常数，/>是导数常数，λ是积分顺序，u是微分顺序,/>为微分计算。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若所述当前转速满足调整条件，对所述分数阶PID控制器的参数进行整定，得到参数更新的分数阶PID控制器，包括：
获取所述分数阶PID控制的当前参数；
获取动态码宽的最大码宽、最小码宽和迭代总次数，根据所述当前参数和所述动态码宽进行和声搜索，得到当前迭代的更新参数；
根据所述更新参数对所述无刷直流电机的电流控制情况，计算目标函数的函数值，当所述函数值小于预设阈值则结束迭代，将所述当前迭代的更新参数，作为所述参数更新的分数阶PID控制器的参数；
若所述函数值大于或等于所述预设阈值则继续迭代，直至得到满足条件的更新参数，或者迭代更新的次数达到所述迭代总次数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述动态码宽表示为，所述目标函数标识为/>；
其中，为最大码宽，/>为最小码宽，NI为迭代总次数，i为当前迭代次数，t表示当前时刻，/>表示转速误差值。
7.一种无刷直流电机转速控制系统，使用如上述权利要求1所述的一种无刷直流电机转速控制方法，其特征在于，所述系统包括：
重量模块；
模糊控制模块；
分数阶PID控制模块；
参数整定模块；
其中，所述重量模块用于测量转运机所承载货物的重量；
其中，所述模糊控制模块用于确定逆变器直流母线电压的参考值，得到参考电压；
其中，所述分数阶PID控制模块用于控制所述无刷直流电机的电流，得到参考电流；
其中，参数整定模块用于优化所述分数阶PID控制模块的参数。
8.一种无刷直流电机转速控制设备，其特征在于，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的无刷直流电机转速控制程序，所述无刷直流电机转速控制程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的无刷直流电机转速控制方法的步骤。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有无刷直流电机转速控制程序，所述无刷直流电机转速控制程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的无刷直流电机转速控制方法的步骤。
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