CN206023654U - 控制系统，包含该控制系统的动力系统及无人飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种控制系统，包含该控制系统的动力系统及无人飞行器。该控制系统包括控制器及传感器，所述控制器用于根据电机的电参数计算所述电机的第一电机控制参数，所述传感器与所述控制器通讯连接，用于检测所述电机的当前状态参数，所述传感器将当前状态参数传送给所述控制器，所述控制器根据所述当前状态参数计算第二电机控制参数，并且根据所述第一电机控制参数以及第二电机控制参数控制所述电机的工作状态。该动力系统包含上述控制系统。该吾人飞行器包括动力系统。

Description

控制系统，包含该控制系统的动力系统及无人飞行器

技术领域

本发明涉及一种控制系统，包含该控制系统的动力系统及无人飞行器。

背景技术

目前，电机的控制系统通常采用软件算法来估算出电机运行的电角度，并根据估算结果控制所述电机的运动状态。然而，由于软件算法涉及电机的电参数。如果电机的电参数偏移较大，那么软件算法估算所得的电角度偏差较大，由此将会导致电机运行不顺滑及电机卡顿的现象产生。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种克服上述问题的电机的控制系统，包含该控制系统的动力系统及无人飞行器。

一种电机的控制系统，其特征在于，包括：

控制器，用于根据电机的电参数计算所述电机的第一电机控制参数；以及

传感器，与所述控制器通讯连接，用于检测所述电机的当前状态参数；

其中，所述传感器将当前状态参数传送给所述控制器，所述控制器根据所述当前状态参数计算第二电机控制参数，并且根据所述第一电机控制参数以及第二电机控制参数控制所述电机的工作状态。

进一步地，所述传感器包括如下至少一种霍尔传感器，编码器，旋转变压器，磁阻传感器。

进一步地，所述传感器为霍尔传感器，并且仅为一个。

进一步地，所述电机的控制系统还包括温度感测器；

所述温度感测器与所述控制器通讯连接，用于感测所述电机的温度；

其中，所述控制器在所述电机的温度超过预设范围时，启用所述传感器。

进一步地，所述电机的控制系统还包括电流计；

所述电流计与所述控制器通讯连接，用于检测所述电机的母线电流；

其中，所述控制器在所述母线电流超过预设范围时，启用所述传感器。

进一步地，所述控制器选取所述第一电机控制参数以及所述第二电机控制参数中的一个，并根据选取的所述第一电机控制参数或所述第二电机控制参数控制所述电机的工作状态；

或者，所述控制器根据所述第二电机控制参数修正所述第一电机控制参数，并根据修正后的所述第一电机控制参数控制所述电机的工作状态。

进一步地，在所述第一电机控制参数与所述第二电机控制参数的差值超过预设范围时，所述控制器确定所述电机处于堵转状态。

进一步地，在所述电机处于所述堵转状态时，所述控制器停止所述电机的供电，或降低所述电机的供电电压或供电电流。

进一步地，其特征在于，所述电参数包括如下至少一种：电阻，电感，磁通量，相电流，相电压。

进一步地，所述第一电机控制参数以及所述第二电机控制参数包括如下至少一种：电角度，电机转速。

进一步地，所述控制控制还包括计时器，所述传感器用于检测所述电机的转子NS极的变化次数；

其中，所述控制器根据所述计时器的时间以及所述电机的转子NS极的变化次数，计算所述电机的转动速度。

进一步地，所述传感器用于设置于所述电机上；

或/及，所述控制器系统为电子调速器。

一种动力系统，包括电机及上述的电机的控制系统，所述控制系统与所述电机电连接。

一种无人飞行器，包括机架及上述动力系统，所述动力系统设置于所述机架上。

进一步地，所述无人飞行器为多旋翼无人飞行器；

或/及，所述机架包括机身以及与所述机身连接的机臂，所述电机设置于所述机臂上；

或/及，还包括飞行控制器，所述飞行控制器与所述控制系统通讯连接，用于向所述控制系统发送油门信号，所述控制系统根据所述油门信号控制所述电机的转速。

相较于现有技术，本技术方案提供的电机的控制系统、具有该控制系统的动力系统及无人飞行器 ，由于所述控制系统包括控制器及传感器，所述控制器可根据电机的电参数计算所述电机的第一电机控制参数，所述控制器还可根据所述传感器检测所得的所述电机当前状态参数计算第二电机控制参数，根据所述第一电机控制参数及第二电机控制参数所述控制器能够快速准确地判断所述电机的运行状况，并控制所述电机的工作状态，因此，能够避免由于软件算法估算所得的电角度偏差较大，所导致的电机运行不顺滑及电机卡顿的现象。

附图说明

图1是本技术方案实施例提供的电机的控制系统的框架图。

图2是本技术方案实施例提供的电机的示意图。

图3是本技术方案实施例提供的加入计时器的电机的控制系统的框架图。

图4是本技术方案实施例提供的无人飞行器的示意图。

主要元件符号说明

动力系统	10
		电机	11
控制系统	13
		转子	111
定子	115
		永磁铁	112
绕组	116
		控制器	131
传感器	135
		存储模块	132
处理模块	133
		计时器	137
无人飞行器	100
		机架	20
机身	21
		机臂	23

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请一并参阅图1及图2，本实用新型实施方式提供的动力系统10包括电机11及控制系统13。

所述电机11包括转子111及定子115。本实施方式中，所述定子115围绕所述转子111设置。所述转子111包括永磁铁112。所述定子115包括至少一个绕组116。本实施方式中，所述绕组116为三个，围绕所述转子111设置且每两个相邻的所述绕组116之间间隔相同角度。所述电机11可为直流电机、交流电机、有刷电机或无刷电机等。本实施方式中，所述电机11为三相无刷直流电机。

可以理解，所述电机11还包括壳体（图未示）。所述定子131及所述转子135收容于所述壳体中，所述定子131与所述壳体固定连接。

所述控制系统13与所述电机11电连接，所述控制系统13能够获取电机参数，并依据所述电机参数控制所述电机11。

所述控制系统13包括控制器131及传感器135。所述控制系统13可为电子调速器。

所述控制器131能够根据所述电机11的电参数计算所述电机的第一电机控制参数。所述电参数包括如下至少一种：电阻，电感，磁通量，相电流，相电压。所述第一电机控制参数包括如下至少一种：电角度，电机转速。本实施方式中，所述第一电机控制参数为电角度。

本实施方式中，所述控制器131包括存储模块132及处理模块133。

所述存储模块132能够存储所述电机11的各项参数信息，例如，电参数、当前状态参数、控制参数、电机温度以及以上所述控制器131计算出的第一电机控制参数等。所述存储模块132包括至少一种存储介质，例如，软盘、光盘、DVD、CD-ROM等。所述存储模块132包括永久及/或可移除存储介质，例如，SD卡、RAM等。

所述处理模块133与所述存储模块132通讯连接。所述处理模块133能够执行计算、换算、比较、判定及控制等指令，并得到计算、换算、比较、判断等结果。本实施方式中，所述处理模块133能够从所述存储模块132获取所述电机11的电阻，电感，磁通量，相电流，相电压等电参数，并根据获取的电参数计算所述电机的第一电角度，即，所述第一电机控制参数。

所述传感器135设置于所述电机11上。所述传感器135与所述控制器131通讯连接。本实施方式中，所述传感器135与所述存储模块132通讯连接。可以理解，其他实施方式中，所述传感器135也可直接与所述处理模块133通讯连接。

所述传感器135能够检测所述电机的当前状态参数。本实施方式中，所述当前状态参数为电机转速。所述传感器135将所述当前状态参数传送给所述控制器131，所述控制器131根据所述当前状态参数计算第二电机控制参数，并且根据所述第一电机控制参数以及第二电机控制参数控制所述电机的工作状态。

所述传感器135包括如下至少一种：霍尔传感器，编码器，旋转变压器，磁阻传感器。所述传感器135为至少一个。本实施方式中，所述传感器135为霍尔传感器，并且仅为一个。所述传感器135设置于所述定子上115上并且位于两个相邻的所述绕组116之间。所述第二电机控制参数包括但不限于如下至少一种：电角度，电机转速。本实施方式中，所述第二电机控制参数与所述第一电机控制参数为同一种电机控制参数。即，所述第二电机控制参数为电角度。

本实施方式中，所述传感器15将所述电机11的当前状态参数传送给所述控制器131，并存入所述存储模块132。所述处理模块133从所述存储模块132获取所述当前状态参数并计算得到第二电角度，即，所述第二电机控制参数。

所述处理模块133将所述第二电机控制参数与所述第一电机控制参数进行对比。若所述第二电机控制参数与所述第一电机控制参数的差值未超过预设范围，例如，差值未超过5度，10度，15度，20度，25度或30度等。所述处理模块133能够选取所述第一电机控制参数以及所述第二电机控制参数中的一个，并根据选取的所述第一电机控制参数或所述第二电机控制参数控制所述电机的工作状态；或者，所述处理模块133根据所述第二电机控制参数修正所述第一电机控制参数，得到第三电机控制参数，并根据所述第三电机控制参数控制所述电机的工作状态，如此能够提高所述控制器131获取电机控制参数的精度，以便更好地控制所述电机11的运行。本实施方式中，所述处理模块133通过计算所述第一电机控制参数与第二电机控制参数的平均值获得所述第三电机控制参数。若所述第二电机控制参数与所述第一电机控制参数的差值超过预设范围，所述处理模块133判定所述电机11处于堵转状态。所述处理模块133生成并执行控制电源供给的指令，使得所述控制器131停止对所述电机11的供电，或降低所述电机11的供电电压或供电电流，如此能够在所述电机11运行异常时，及时地对所述电机11进行保护。

可以理解，其他实施方式中，所述第一电机控制参数与所述第二电机控制参数的差值的预设范围可根据所述电机11类型，所述电机控制参数及/或用户需求的不同而不同，并不以此为限。

可以理解，请参阅图3，其他实施方式中，所述当前状态参数为所述电机11在一定时间内的转子NS极的变化次数。此时，所述控制系统13还包括计时器137。所述计时器137与所述控制器131通讯连接。具体地，所述计时器137与所述存储模块132通讯连接。所述传感器135能够检测所述电机11在一定时间内的转子NS极的变化次数。所述控制器131的处理模块133根据所述计时器137的时间以及所述电机11的转子NS极的变化次数，计算所述电机11的转动速度，并进而换算获得所述第二电机控制参数。当然，所述计时器137可省略，所述控制器131可具有计时模块，所述计时模块将时间信息存储在所述存储模块132中。

可以理解，其他实施方式中，所述控制系统13还包括温度感测器。所述温度感测器设置在所述电机11上，并与所述控制器131通讯连接，用于感测所述电机的温度。所述控制器131能够在所述电机11的温度超过预设范围时，例如，所述电机11的温度高于环境温度25度时，启用所述传感器135。所述传感器135检测所述电机11的当前状态参数。所述控制器131根据所述当前状态参数计算第二电机控制参数，并且根据所述第一电机控制参数以及第二电机控制参数控制所述电机的工作状态，如此，可以及时地发现所述电机11的运行有无异常，并对所述电机11进行有效的保护。

可以理解，其他实施方式中，所述控制系统13还包括电流计。所述电流计与所述控制器131通讯连接，用于检测所述电机11的母线电流。所述控制器131能够在所述电机的母线电流发生变化，例如，所述母线电流由无到有，瞬时或持续增大或降低；又或者，所述的母线电流超出预设范围，例如，高于所述电机11的额定电流或低于所述电机11的额定电流的二分之一、三分之一甚至更低时，启用所述传感器。所述传感器135检测所述电机11的当前状态参数。所述控制器131根据所述当前状态参数计算第二电机控制参数，并且根据所述第一电机控制参数以及第二电机控制参数控制所述电机的工作状态，如此，可以及时地发现所述电机11的运行有无异常，并对所述电机11进行有效的保护。可以理解，上述所述电机的母线电流的变化情况及预设范围用于说明本技术方案，并不以此为限。

请参阅图4，本实用新型实施方式还提供一种无人飞行器100，所述无人飞行器100包括所述动力系统10及机架20。所述动力系统10设置于所述机架20上。所述机架20包括机身21以及与所述机身21连接的机臂23。所述电机11设置于所述机臂23上。本实施方式中，所述无人飞行器100为多旋翼无人飞行器。所述无人飞行器100还包括飞行控制器（图未示）。所述飞行控制器与所述控制系统13通讯连接，用于向所述控制系统13发送油门信号。所述控制系统13根据所述油门信号控制所述电机11的转速。本实施方式中，所述电机11为无人飞行器100的旋翼电机。

相较于现有技术，本技术方案提供的电机的控制系统、具有该控制系统的动力系统及无人飞行器 ，由于所述控制系统包括控制器及传感器，所述控制器可根据电机的电参数计算所述电机的第一电机控制参数，所述控制器还可根据所述传感器检测所得的所述电机当前状态参数计算第二电机控制参数，根据所述第一电机控制参数及第二电机控制参数所述控制器能够快速准确地判断所述电机运行状况，并控制所述电机的工作状态，能够避免由于软件算法估算所得的电角度偏差较大，所导致的电机运行不顺滑及电机卡顿的现象。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (15)

1.一种电机的控制系统，其特征在于，包括：

控制器，用于根据电机的电参数计算所述电机的第一电机控制参数；以及

传感器，与所述控制器通讯连接，用于检测所述电机的当前状态参数；

其中，所述传感器将当前状态参数传送给所述控制器，所述控制器根据所述当前状态参数计算第二电机控制参数，并且根据所述第一电机控制参数以及第二电机控制参数控制所述电机的工作状态。

2.如权利要求1所述的电机的控制系统，其特征在于，所述传感器包括霍尔传感器，编码器，旋转变压器，磁阻传感器中的至少一种。

3.如权利要求1所述的电机的控制系统，其特征在于，所述传感器为霍尔传感器，并且仅为一个。

4.如权利要求1所述的电机的控制系统，其特征在于，所述电机的控制系统还包括温度感测器；

所述温度感测器与所述控制器通讯连接，用于感测所述电机的温度；

其中，所述控制器在所述电机的温度超过预设范围时，启用所述传感器。

5.如权利要求1所述的电机的控制系统，其特征在于，所述电机的控制系统还包括电流计；

所述电流计与所述控制器通讯连接，用于检测所述电机的母线电流；

其中，所述控制器在所述母线电流超过预设范围时，启用所述传感器。

6.如权利要求1所述的电机的控制系统，其特征在于，所述控制器选取所述第一电机控制参数以及所述第二电机控制参数中的一个，并根据选取的所述第一电机控制参数或所述第二电机控制参数控制所述电机的工作状态；

或者，所述控制器根据所述第二电机控制参数修正所述第一电机控制参数，并根据修正后的所述第一电机控制参数控制所述电机的工作状态。

7.如权利要求1所述的电机的控制系统，其特征在于，在所述第一电机控制参数与所述第二电机控制参数的差值超过预设范围时，所述控制器确定所述电机处于堵转状态。

8.如权利要求7所述的电机的控制系统，其特征在于，在所述电机处于所述堵转状态时，所述控制器停止所述电机的供电，或降低所述电机的供电电压或供电电流。

9.如权利要求1~8任一项所述的电机的控制系统，其特征在于，所述电参数包括如下至少一种：电阻，电感，磁通量，相电流，相电压。

10.如权利要求1~8任一项所述的电机的控制系统，所述第一电机控制参数以及所述第二电机控制参数包括如下至少一种：电角度，电机转速。

11.如权利要求1~8任一项所述的电机的控制系统，其特征在于，所述控制控制还包括计时器，所述传感器用于检测所述电机的转子NS极的变化次数；

其中，所述控制器根据所述计时器的时间以及所述电机的转子NS极的变化次数，计算所述电机的转动速度。

12.如权利要求1~8任一项所述的电机的控制系统，其特征在于，所述传感器用于设置于所述电机上；

或/及，所述控制器系统为电子调速器。

13.一种动力系统，其特征在于，包括：

电机；以及

权利要求1~8任一项所述的电机的控制系统，所述电机的控制系统与所述电机电连接。

14.一种无人飞行器，其特征在于，包括：

机架；以及

权利要求13所述的动力系统，所述动力系统设置于所述机架上。

15.如权利要求14所述的无人飞行器，其特征在于，所述无人飞行器为多旋翼无人飞行器；

或/及，所述机架包括机身以及与所述机身连接的机臂，所述电机设置于所述机臂上；

或/及，还包括飞行控制器，所述飞行控制器与所述控制系统通讯连接，用于向所述控制系统发送油门信号，所述控制系统根据所述油门信号控制所述电机的转速。