WO2024000711A1 - 多动子直驱传输系统的控制方法及相关设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于多动子驱动传输控制领域，提供一种多动子直驱传输系统的控制方法及相关设备，该控制方法包括如下步骤：实时检测动子单元在反馈段运动的实时位置；实时判断动子单元是否进入反馈段与过渡段交界的区域：若是，使用预设算法计算动子单元在过渡段运动的电角度，并通过电角度判断动子单元的实时位置；根据动子单元的实时位置设定过渡段范围内各定子绕组的协同控制模式；实时判断动子单元是否进入过渡段与反馈段交界的区域；若是，通过反馈段的位移传感器实时反馈动子单元的实时位置。与相关技术相比，本发明多动子直驱传输系统的控制方法及相关设备，控制效果好、成本低且安装要求低。

Description

多动子直驱传输系统的控制方法及相关设备 技术领域

本发明涉及一种传输系统控制技术领域，尤其涉及一种多动子直驱传输系统的控制方法及相关设备。

背景技术

多动子直驱传输系统运用于无人场合的生产线、流水线转运等，现有的多动子直驱传输系统由定子单元和多个相对于定子单元移动的动子单元组成；定子单元包括定子本体和安装于所述定子本体且沿所述定子本体的延伸方向依次排列的多个定子绕组，而每一个动子单元则由相对于定子本体滑动的动子及固定于动子的磁钢组成。

现在技术的多动子直驱动传输系统中，定子单元的定子本体分有直线段、圆弧段或者直线段与圆弧段组合。在不同的段范围内布置位移传感器（编码器阵列）来识别每一个动子的位置，比如多动子直驱传输系统在直线段和圆弧段布置位移传感器（编码器阵列）来识别每一个动子单元的位置，从而实现对每个动子单元的精确控制。

技术问题

然而，现有技术的多动子直驱传输系统中需要在定子本体对应的任意定子绕组位置均需安装所述位移传感器，安装复杂，但应用时并不是在所有段范围均需精确控制动子单元的位置，定子单元对应的部分工位无需对动子单元定位，只进行简单过渡，则无需位移传感器进行精确控制，从而造成多动子直驱传输系统的控制方法成本昂贵。

因此，有必要提供一种新的多动子直驱传输系统的控制方法及相关设备解决上述问题。

技术解决方案

本发明实施例提供的多动子直驱传输系统的控制方法及相关设备，旨在解决现有技术成本高且安装要求高的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种多动子直驱传输系统的控制方法，所述多动子直驱传输系统包括定子单元、多个相对于定子单元移动的动子单元；所述定子单元包括定子本体、安装于所述定子本体的轨道和安装于所述定子本体且沿所述定子本体的延伸方向依次排列的多个定子绕组，每一个动子单元包括与所述轨道形成滑动连接并可相对于所述定子本体移动的动子以及固定于所述动子的磁钢；所述定子本体包括相互交替的反馈段和过渡段以及安装于所述反馈段的多个位移传感器，每一所述位移传感器对应一所述定子绕组设置；该控制方法包括如下步骤：

步骤S1、实时检测所述动子单元在所述反馈段运动的实时位置；

步骤S2、实时判断所述动子单元是否进入所述反馈段与所述过渡段交界的区域：若是，使用预设算法计算所述动子单元在所述过渡段运动的电角度，并通过所述电角度判断所述动子单元的实时位置；根据所述动子单元的实时位置设定所述过渡段范围内各定子绕组的协同控制模式；

步骤S3、实时判断所述动子单元是否进入所述过渡段与所述反馈段交界的区域；若是，通过所述反馈段的所述位移传感器实时反馈所述动子单元的实时位置。

更优的，步骤S2中：

沿所述动子单元的运动方向，根据所述反馈段内的最后一个所述定子绕组的反馈达到第一特定值时，则判断为所述动子单元进入所述反馈段与所述过渡段交界的区域。

更优的，步骤S2中，使用预设算法计算所述动子单元在所述过渡段运动的电角度具体包括如下子步骤：

使用预设的无感算法计算所述动子单元进入所述过渡段并在所述过渡段运动时对应的所述定子绕组产生的反电动势；

使用预设的电角度提取算法根据所述反电动势计算出实时电角度。

更优的，所述无感算法为滑模算法、模型参考自适应算法、状态观测器算法、卡尔曼滤波器算法、龙伯格观测算法中的任意一种。

更优的，所述电角度提取算法为锁相环算法和直接计算法中的任意一种。

更优的，所述步骤S2中，所述协同控制模式为主从控制、主从控制模式切换中的任意一种。

更优的，步骤S3中：

沿所述动子单元的运动方向，根据所述反馈段内的与所述过渡段内最后一个所述定子绕组相邻的第一个所述定子绕组的反馈达到第二特定值时，则判断为所述动子单元进入所述过渡段与所述反馈段交界的区域。

优选的，每一所述位移传感器为一组编码器阵列。

第二方面，本发明实施例还提供一种计算机设备，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计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序实时现上述实施例中的所述多动子直驱传输系统的控制方法中的步骤。

第三方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行实时现上述实施例中多动子直驱传输系统的控制方法中的步骤。

有益效果

与相关技术相比，本发明的多动子直驱传输系统的控制方法及相关设备，通过将定子本体设置为相互交替的反馈段和过渡段，并在所述反馈段安装多个位移传感器，每一所述位移传感器对应一所述定子绕组设置，通过实时判断所述动子单元运动在反馈段或过渡段，在反馈段通过位移传感器进行精确位置反馈与控制，而在过渡段则通过动子单元使对应的定子绕组产生反电动势以计算出电角度，以判断所述动子单元的实时位置，从而实现整体的控制效果，该控制方法及相关设备因在过渡段省去了位移传感器的安装设置，有效减少了位移传感器的安装与使用，降低了安装要求，且减少了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅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它的附图，其中：

图1为本发明实施例的多动子直驱传输系统的控制方法的流程框图；

图2为本发明实施例的多动子直驱传输系统的部分立体结构示意图；

图3为本发明实施例的多动子直驱传输系统的控制方法的实施例示意图；

图4为本发明实施例提供的计算机设备的结构示意图。

本发明的最佳实施方式

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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请结合图1-2所示，本发明实施例提供一种多动子直驱传输系统的控制方法，用于对多动子直驱传输系统100进行位置控制。如图2所示，所述多动子直驱传输系统100包括定子单元1、多个相对于定子单元1移动的动子单元2、与每一所述定子单元1连接的驱动器3以及连接所有所述驱动器3的控制器4。

所述定子单元1包括定子本体11、安装于所述定子本体11的轨道12和安装于所述定子本体11且沿所述定子本体11的延伸方向依次排列的多个定子绕组13（或称为绕组线圈）。所述定子本体11包括相互交替的反馈段（未标号）和过渡段（未标号）以及安装于所述反馈段的多个位移传感器（未标号），每一所述位移传感器对应一所述定子绕组13设置。

本实施方式中，每一所述位移传感器为一组编码器阵列。

定子本体11的反馈段与过渡段的数量均可为多个，且相互交替排布。

每一个动子单元2包括与所述轨道12形成滑动连接并可相对于所述定子本体11移动的动子21以及固定于所述动子21的磁钢22。通过对定子绕组13通电，并与磁钢22产生电磁场，从而驱动磁钢22移动，并带动所述动子21移动。

该控制方法包括如下步骤：

步骤S1、实时检测所述动子单元2在所述反馈段运动的实时位置。

动子单元2在反馈段范围内运动时，通过对应的位移传感器进行精确位置控制。

步骤S2、实时判断所述动子单元2是否进入所述反馈段与所述过渡段交界的区域：

若否，则判断为所述动子单元2仍在反馈段范围内运动，其通过反馈段设置的对应每一定子绕组13的位移传感器进行实时精准位置检测并反馈至控制器4，通过控制器4则根据反馈信息按预设的控制策略产生控制信息并传输给驱动器3，通过驱动器3使对应的定子绕组13产生驱动力，并驱动子单元2继续运动。并继续实时判断所述动子单元2是否进入所述反馈段与所述过渡段交界的区域。

若是，使用预设算法计算所述动子单元2在所述过渡段运动的电角度，并通过所述电角度判断所述动子单元2的实时位置。根据所述动子单元2的实时位置设定所述过渡段范围内各定子绕组13的协同控制模式，以实现在过渡段范围内动子单元2的运动与位置推算。

所述协同控制模式为主从控制、主从控制模式切换中的任意一种。本实施方式中，所述协同控制模式优选为主从控制模式切换。

在实际生产线上，过渡段一般对应于位置反馈要求不高或不需要位置反馈的工位区间，而反馈段则是需要精确控制反馈位置的工位区间。

动子单元2进入过渡段区域内运动时，动子单元2仍保留之前运动时的初始速度，通过初始速度驱动动子单元2上的磁钢22在对应的定子绕组13上方运动，定子绕组13感应出反电动势。

具体的，判断动子单元2是否进入所述反馈段与所述过渡段交界的区域的方法为：沿所述动子单元2的运动方向，根据所述反馈段内的最后一个所述定子绕组13的反馈达到第一特定值a时，则判断为所述动子单元2进入所述反馈段与所述过渡段交界的区域（即所述动子单元2进入过渡段），接下来则动子单元2将在过渡段的区域内移动。

其中，使用预设算法计算所述动子单元2在所述过渡段运动的电角度具体包括如下子步骤：

步骤S21、使用预设的无感算法计算所述动子单元2进入所述过渡段并在所述过渡段运动时对应的所述定子绕组13产生的反电动势。

其中，所述无感算法为滑模算法、模型参考自适应算法、状态观测器算法、卡尔曼滤波器算法、龙伯格观测算法中的任意一种。本实施方式中，所述无感算法优选滑模算法。

步骤S22、使用预设的电角度提取算法根据所述反电动势计算出实时电角度。

而实时电角度则可用于判断所述动子单元2的实时位置。

根据所述动子单元2的实时位置设定所述过渡段范围内各定子绕组13的协同控制模式，以实现在过渡段范围内动子单元2的运动与位置推算。

其中，所述电角度提取算法为锁相环算法和直接计算法中的任意一种。本实施方式中，优选所述电角度提取算法为锁相环算法。

步骤S3、实时判断所述动子单元2是否进入所述过渡段与所述反馈段交界的区域：若是，通过所述反馈段的所述位移传感器实时反馈所述动子单元的实时位置。若否，继续实现步骤S21和S22，并继续实时判断所述动子单元2是否进入所述过渡段与所述反馈段交界的区域。

本步骤中，具体的，沿所述动子单元2的运动方向，根据所述反馈段内的与所述过渡段内最后一个所述定子绕组13相邻的第一个所述定子绕组13的反馈达到第二特定值b时，则判断为所述动子单元2进入所述过渡段与所述反馈段交界的区域（即所述动子单元2进入所述反馈段），之后则为在反馈段进行运动，在反馈段运动时则按照原来预设的精确控制策略运动。而反馈段运动时通过位移传感器实时反馈具体位置的精确控制策略为现有技术，在此不再赘述。

需要说明的是，第一特定值和第二特定值可根据实际情况的需要设定，对其形式和大小在此不作限制，这是本领域普通技术人员容易想到和容易理解的。

请结合图3所示，本发明提供一具体实施例进行进一步说明：

以所述定子本体11呈环形跑道状为例，其由两段直线段和两段圆弧段拼接而成。直线段设为本发明所述的反馈段，即直线段安装有位置传感器；圆弧段设为本发明所述的过渡段，即未安装位置传感器，每一直线段由1到n个直线式定子绕组紧密排布组成，每一圆弧段由1到m个圆弧式定子绕组紧密排布组成。

动子单元在正向运行方向运动时，当检测到与第一圆弧段相接的第一直线段的第n个定子的位置反馈达到第一特定值a时，判断动子单元进入第一圆弧段区域内。

动子单元刚进入第一圆弧段时仍保留之前运动时的初始速度，通过初始速度驱动动子单元上的磁钢在对应的定子绕组的上方运动，定子绕组感应出反电动势。

控制器使用预设算法（如滑模算法）估计反电动势并使用预设算法（如锁相环算法）计算出实时电角度信息，通过实时电角度信息则可判断动子单元的实时位置。

根据动子单元实时估计的实时位置，进行第一圆弧段区域的不同定子单元间的协同控制，如主从控制模式切换。从而计算出动子单元在第一圆弧段区域内的具体实时位置。

同上理，当检测到与第一圆弧段尾端交接（相邻）的第二直线段的第1定子绕组的位置反馈第二特定值b时，判断动子单元进入第二直线段的控制区域。动子单元在第二直线段区域内则按照精确位置控制进行运动控制。

与相关技术相比，本发明的多动子直驱传输系统的控制方法，通过将定子本体设置为相互交替的反馈段和过渡段，并在所述反馈段安装多个位移传感器，每一所述位移传感器对应一所述定子绕组设置，通过实时判断所述动子单元运动在反馈段或过渡段，在反馈段通过位移传感器进行精确位置反馈与控制，而在过渡段则通过动子单元使对应的定子绕组产生反电动势以计算出电角度，以判断所述动子单元的实时位置，从而实现整体的控制效果，该控制方法及相关设备因在过渡段省去了位移传感器的安装设置，有效减少了位移传感器的安装与使用，降低了安装要求，且减少了成本。

本发明实施例还提供一种计算机设备，请参图4所示，为本发明实施例提供的计算机设备的结构示意图。所述计算机设备400包括：处理器401、存储器402及存储在所述存储器402上并可在所述处理器401上运行的计算机程序。

所述计算机设备400相当于本发明上述实施例的多动子直驱传输系统中的控制器。

所述处理器401调用所述存储器402存储的计算机程序，执行所述计算机程序实现上述实施例中的所述多动子直驱传输系统的控制方法中的步骤。

本发明实施例提供的计算机设备400能够实现如上述实施例中的多动子直驱传输系统的控制方法中的步骤，且能实现同样的技术效果，参上述实施例中的描述，此处不再赘述。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行实现本发明实施例提供的多动子直驱传输系统的控制方法中的各个过程及步骤，且能实现相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

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，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存取存储器（Random Access Memory，简称RAM）等。

需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。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一个存储介质（如ROM/RAM、磁碟、光盘）中，包括若干指令用以使得一台终端（可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1. 一种多动子直驱传输系统的控制方法，所述多动子直驱传输系统包括定子单元、多个相对于定子单元移动的动子单元；所述定子单元包括定子本体、安装于所述定子本体的轨道和安装于所述定子本体且沿所述定子本体的延伸方向依次排列的多个定子绕组，每一个动子单元包括与所述轨道形成滑动连接并可相对于所述定子本体移动的动子以及固定于所述动子的磁钢；其特征在于，所述定子本体包括相互交替的反馈段和过渡段以及安装于所述反馈段的多个位移传感器，每一所述位移传感器对应一所述定子绕组设置；该控制方法包括如下步骤：

   步骤S1、实时检测所述动子单元在所述反馈段运动的实时位置；

   步骤S2、实时判断所述动子单元是否进入所述反馈段与所述过渡段交界的区域：若是，使用预设算法计算所述动子单元在所述过渡段运动的电角度，并通过所述电角度判断所述动子单元的实时位置；根据所述动子单元的实时位置设定所述过渡段范围内各定子绕组的协同控制模式；

   步骤S3、实时判断所述动子单元是否进入所述过渡段与所述反馈段交界的区域；若是，通过所述反馈段的所述位移传感器实时反馈所述动子单元的实时位置。
2. 根据权利要求1所述的多动子直驱传输系统的控制方法，其特征在于，步骤S2中：

   沿所述动子单元的运动方向，根据所述反馈段内的最后一个所述定子绕组的反馈达到第一特定值时，则判断为所述动子单元进入所述反馈段与所述过渡段交界的区域。
3. 根据权利要求1所述的多动子直驱传输系统的控制方法，其特征在于，步骤S2中，使用预设算法计算所述动子单元在所述过渡段运动的电角度具体包括如下子步骤：

   使用预设的无感算法计算所述动子单元进入所述过渡段并在所述过渡段运动时对应的所述定子绕组产生的反电动势；

   使用预设的电角度提取算法根据所述反电动势计算出实时电角度。
4. 根据权利要求3所述的多动子直驱传输系统的控制方法，其特征在于，所述无感算法为滑模算法、模型参考自适应算法、状态观测器算法、卡尔曼滤波器算法、龙伯格观测算法中的任意一种。
5. 根据权利要求3所述的多动子直驱传输系统的控制方法，其特征在于，所述电角度提取算法为锁相环算法和直接计算法中的任意一种。
6. 根据权利要求1所述的多动子直驱传输系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述协同控制模式为主从控制、主从控制模式切换中的任意一种。
7. 根据权利要求1所述的多动子直驱传输系统的控制方法，其特征在于，步骤S3中：

   沿所述动子单元的运动方向，根据所述反馈段内的与所述过渡段内最后一个所述定子绕组相邻的第一个所述定子绕组的反馈达到第二特定值时，则判断为所述动子单元进入所述过渡段与所述反馈段交界的区域。
8. 根据权利要求1所述的多动子直驱传输系统的控制方法，其特征在于，每一所述位移传感器为一组编码器阵列。
9. 一种计算机设备，其特征在于，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计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序实现如权利要求1至8中任意一项所述的多动子直驱传输系统的控制方法中的步骤。
10. 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计算机程序，所述计算机程序被处理器执行实现如权利要求1至8中任意一项所述的多动子直驱传输系统的控制方法中的步骤。