电机的转速控制方法、转速控制装置及电机的控制系统的制作方法

电机的转速控制方法、转速控制装置及电机的控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种电机的转速控制方法、转速控制装置及一种电机的控制系统。
【背景技术】
[0002]相关技术中，电机的转速的控制方式主要有PI (比例积分)控制方式和PID (比例积分微分)控制方式。其中，图1为PI控制方式的信号流程图，如图1所示，该PI控制方式的工作原理为:在对目标转速r’ (t)和电机的反馈转速y’ (t)进行差分后获得转速偏差信号e’(t)，然后对转速偏差信号e’ (t)进行比例积分调节以生成转速控制信号u’(t)，最后根据该转速控制信号U’ (t)对电机的转速y’ (t)进行控制，从而实现对电机的转速进行调节。
[0003]另夕卜，图2为PID控制方式的信号流程图，如图2所示，该PID控制方式的工作原理为:在对目标转速r’’ (t)和电机的反馈转速y’’ (t)进行差分后获得转速偏差信号e’ ’(t)，然后对转速偏差信号e’ ’(t)进行比例积分微分调节以生成转速控制信号u’ ’(t)，最后根据该转速控制信号u’’ (t)对电机的转速y’’ (t)进行控制，从而实现对电机的转速进行调节。
[0004]上述通过PI控制方式来调节电机的转速时，当电机受到干扰或负载突然增大时，会导致电机的实际转速与目标转速突然产生转速偏差，由于PI控制方式没有微分调节环节，不能快速纠正突然出现或突然变化的转速偏差。而通过PID控制方式来调节电机的转速时，虽然增加了微分调节环节，但是由于微分调节环节对输入信号的误差和噪声很敏感，一旦出现干扰，会引起控制量的非正常增大，导致动态性能差。例如，在实际应用中，由于电机的目标转速会经常突变，加入微分环节后，很容易引起整个控制系统的振荡。因此，相关技术中的电机的转速控制技术需要进行改进。

【发明内容】

[0005]本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
[0006]为此，本发明的一个目的在于提出一种电机的转速控制方法，该电机的转速控制方法可以快速纠正突然出现或变化的转速偏差，动态性能好。
[0007]本发明的另一个目的在于提出一种电机的转速控制装置。
[0008]本发明的再一个目的在于提出一种电机的控制系统。
[0009]为达到上述目的，本发明一方面实施例提出的电机的转速控制方法，包括以下步骤:对电机的输出转速进行微分调节以生成反馈转速信号；根据目标转速信号和反馈转速信号生成转速偏差信号；对转速偏差信号进行比例积分调节以生成转速控制信号；以及根据转速控制信号对电机的转速进行控制。
[0010]本发明实施例提出的电机的转速控制方法通过对电机的输出转速进行微分调节来生成反馈转速信号，然后根据目标转速信号和反馈转速信号生成转速偏差信号，并在对转速偏差信号进行比例积分调节生成转速控制信号后，根据转速控制信号对电机的转速进行控制，因此本发明实施例的电机的转速控制方法，利用电机对命令响应滞后的特点，由对转速偏差的采样改为对输出转速进行采样，不仅可以快速纠正突然出现或变化的转速偏差，还能避免因目标转速频繁突变而引起的系统振荡，使得系统平稳运行，动态性能好，并且实现简单。
[0011]进一步地，在本发明的一个实施例中，根据目标转速信号和反馈转速信号生成转速偏差信号，具体为:对目标转速信号和反馈转速信号进行差分以生成转速偏差信号。
[0012]进一步地，在本发明的一个实施例中，对转速偏差信号进行比例积分调节以生成转速控制信号，具体包括:对转速偏差信号进行比例调节以生成比例控制信号；对转速偏差信号进行积分调节以生成积分控制信号；以及对比例控制信号和积分控制信号进行叠加以生成转速控制信号。
[0013]为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出的电机的转速控制装置，包括:微分调节模块，用于对电机的输出转速进行微分调节生成反馈转速信号；转速偏差信号生成模块，用于根据目标转速信号和反馈转速信号生成转速偏差信号；转速控制信号生成模块，用于对转速偏差信号进行比例积分调节以生成转速控制信号；以及控制模块，用于根据转速控制信号对电机的转速进行控制。
[0014]本发明实施例提出的电机的转速控制装置通过微分调节模块对电机的输出转速进行微分调节来生成反馈转速信号，进而转速偏差信号生成模块根据目标转速信号和反馈转速信号生成转速偏差信号，并在转速控制信号生成模块对转速偏差信号进行比例积分调节生成转速控制信号后，最后控制模块根据转速控制信号对电机的转速进行控制。因此，该电机的转速控制装置利用电机对命令响应滞后的特点，由对转速偏差的采样改为对输出转速进行采样，不仅可以快速纠正突然出现或变化的转速偏差，还能避免因目标转速频繁突变而引起的系统振荡，使得系统平稳运行，动态性能好，并且实现简单。
[0015]进一步地,在本发明的一个实施例中，转速偏差信号生成模块对目标转速信号和反馈转速信号进行差分以生成转速偏差信号。
[0016]进一步地，在本发明的一个实施例中，转速控制信号生成模块具体包括:比例调节单元，用于对转速偏差信号进行比例调节以生成比例控制信号；积分调节单元，用于对转速偏差信号进行积分调节以生成积分控制信号；以及叠加单元，用于对比例控制信号和积分控制信号进行叠加以生成转速控制信号。
[0017]为达到上述目的，本发明再一方面实施例提出的电机的控制系统，包括上述的电机的转速控制装置。
[0018]本发明实施例提出的电机的控制系统通过上述的电机的转速控制装置来实现对电机的转速进行控制，利用电机对命令响应滞后的特点，由对转速偏差的采样改为对输出转速进行采样，不仅可以快速纠正突然出现或变化的转速偏差，还能避免因目标转速频繁突变而引起的系统振荡，使得系统平稳运行，动态性能好。
[0019]本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0020]本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0021]图1为PI控制方式的信号流程图；
[0022]图2为PID控制方式的信号流程图；
[0023]图3为根据本发明实施例的电机的转速控制方法的流程图；
[0024]图4为根据本发明一个实施例的电机的转速控制方法对电机进行控制时的信号流程图；
[0025]图5为根据本发明实施例的电机的转速控制装置的结构框图；以及
[0026]图6为根据本发明一个实施例的电机的转速控制装置的结构框图。
【具体实施方式】
[0027]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0028]下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此夕卜，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
[0029]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0030]下面参考附图描述本发明实施例的电机的转速控制方法、电机的转速控制装置以及电机的控制系统。
[0031]如图3所示，本发明实施例的电机的转速控制方法，包括以下步骤:
[0032]SI，对电机的输出转速进行微分调节以生成反馈转速信号。
[0033]步骤SI中，在生成反馈转速信号后，进入步骤S2。
[0034]S2，根据目标转速信号和反馈转速信号生成转速偏差信号。
[0035]在本发明的一个实施例中，根据目标转速信号和反 馈转速信号生成转速偏差信号，可以具体为:对目标转速信号和反馈转速信号进行差分以生成转速偏差信号。
[0036]S3，对转速偏差信号进行比例积分调节以生成转速控制信号。
[0037]在本发明的一个实施例中，对转速偏差信号进行比例积分调节以生成转速控制信号，具体可以包括以下步骤:
[0038]S31，对转速偏差信号进行比例调节以生成比例控制信号。
[0039]S32，对转速偏差信号进行积分调节以生成积分控制信号。
[0040]在生成比例控制信号和积分控制信号后，进入步骤S33。
[0041 ] S33，对比例控制信号和积分控制信号进行叠加以生成转速控制信号。
[0042]S3或S33中，在生成转速控制信号后，进入步骤S4。
[0043]S4,根据转速控制信号对电机的转速进行控制。
[0044]进一步地，图4为根据本发明一个实施例的电机的转速控制方法对电机进行控制时的信号流程图。如图4所示，当输入的电机的目标转速信号r(t)出现大幅变化例如电机受到干扰或负载突然增大时，转速偏差信号e(t)也会发生大幅变化，但是由于电机的电气特性和机械特性，电机对转速控制信号u (t)的响应存在滞后，电机的输出转速y(t)将会缓慢变化，不会突变。因此，本发明实施例的电机的转速控制方法可以有效避免因为电机的目标转速信号r(t)频繁突变而引起的振荡，极大地改善动态特性，工作稳定可靠，并且实现简单。
[0045]本发明实施例提出的电机的转速控制方法通过对电机的输出转速进行微分调节来生成反馈转速信号，然后根据目标转速信号和反馈转速信号生成转速偏差信号，并在对转速偏差信号进行比例积分调节生成转速控制信号后，根据转速控制信号对电机的转速进行控制，因此本发明实施例的电机的转速控制方法，利用电机对命令响应滞后的特点，由对转速偏差的采样改为对输出转速进行采样，不仅可以快速纠正突然出现或变化的转速偏差，还能避免因目标转速频繁突变而引起的系统振荡，使得系统平稳运行，动态性能好，并且实现简单。
[0046]本发明另一方面实施例还提出一种电机的转速控制装置1，如图5所示，该电机的转速控制装置I包括:微分调节模块10、转速偏差信号生成模块20、转速控制信号生成模块30以及控制模块40。其中，微分调节模块10用于对电机2的输出转速进行微分调节生成反馈转速信号。转速偏差信号生成模块20用于根据目标转速信号和反馈转速信号生成转速偏差信号。转速控制信号生成模块30用于对转速偏差信号进行比例积分调节以生成转速控制信号。控制模块40用于根据转速控制信号对电机2的转速进行控制。
[0047]在本发明的一个实施例中，转速偏差信号生成模块20可以对目标转速信号和反馈转速信号进行差分以生成转速偏差信号。
[0048]另外，在本发明的一个实施例中，如图6所示，转速控制信号生成模块30具体可以包括:比例调节单元301、积分调节单元302以及叠加单元303。其中，比例调节单元301用于对转速偏差信号进行比例调节以生成比例控制信号。积分调节单元302用于对转速偏差信号进行积分调节以生成积分控制信号。叠加单元303用于对比例控制信号和积分控制信号进行叠加以生成转速控制信号。
[0049]进一步地，在本发明的一个实施例中，当输入的电机2的目标转速信号出现大幅变化例如电机2受到干扰或负载突然增大时，转速偏差信号也会发生大幅变化，但是由于电机2的电气特性和机械特性，电机2对转速控制信号的响应存在滞后，电机2的输出转速将会缓慢变化，不会突变。因此，本发明实施例的电机的转速控制装置I可以有效避免因为电机2的目标转速信号频繁突变而引起的振荡，极大地改善动态特性，工作稳定可靠，并且实现简单。
[0050]本发明实施例提出的电机的转速控制装置通过微分调节模块对电机的输出转速进行微分调节来生成反馈转速信号，进而转速偏差信号生成模块根据目标转速信号和反馈转速信号生成转速偏差信号，并在转速控制信号生成模块对转速偏差信号进行比例积分调节生成转速控制信号后，最后控制模块根据转速控制信号对电机的转速进行控制。因此，该电机的转速控制装置利用电机对命令响应滞后的特点，由对转速偏差的采样改为对输出转速进行采样，不仅可以快速纠正突然出现或变化的转速偏差，还能避免因目标转速频繁突变而引起的系统振荡，使得系统平稳运行，动态性能好，并且实现简单。
[0051]此外，本发明再一方面实施例还提出一种电机的控制系统，该电机的控制系统包括上述的电机的转速控制装置I。
[0052]本发明实施例的电机的控制系统通过上述的电机的转速控制装置来实现对电机的转速进行控制，利用电机对命令响应滞后的特点，由对转速偏差的采样改为对输出转速进行采样，不仅可以快速纠正突然出现或变化的转速偏差，还能避免因目标转速频繁突变而引起的系统振荡，使得系统平稳运行，动态性能好。
[0053]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0054]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限定。
【主权项】
1.一种电机的转速控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 对所述电机的输出转速进行微分调节以生成反馈转速信号； 根据目标转速信号和所述反馈转速信号生成转速偏差信号； 对所述转速偏差信号进行比例积分调节以生成转速控制信号；以及 根据所述转速控制信号对所述电机的转速进行控制。2.如权利要求1所述的转速控制方法，其特征在于，根据目标转速信号和所述反馈转速信号生成转速偏差信号，具体为: 对所述目标转速信号和所述反馈转速信号进行差分以生成所述转速偏差信号。3.如权利要求1所述的转速控制方法，其特征在于，对所述转速偏差信号进行比例积分调节以生成转速控制信号，具体包括: 对所述转速偏差信号进行比例调节以生成比例控制信号； 对所述转速偏差信号进行积分调节以生成积分控制信号；以及 对所述比例控制信号和所述积分控制信号进行叠加以生成所述转速控制信号。4.一种电机的转速控制装置，其特征在于，包括: 微分调节模块，用于对所述电机的输出转速进行微分调节生成反馈转速信号； 转速偏差信号生成模块，用于根据目标转速信号和所述反馈转速信号生成转速偏差信号; 转速控制信号生成模块，用于对所述转速偏差信号进行比例积分调节以生成转速控制信号；以及 控制模块，用于根据所述转速控制信号对所述电机的转速进行控制。5.如权利要求4所述的电机的转速控制装置，其特征在于，所述转速偏差信号生成模块对所述目标转速信号和所述反馈转速信号进行差分以生成所述转速偏差信号。6.如权利要求4所述的电机的转速控制装置，其特征在于，所述转速控制信号生成模块具体包括: 比例调节单元，用于对所述转速偏差信号进行比例调节以生成比例控制信号； 积分调节单元，用于对所述转速偏差信号进行积分调节以生成积分控制信号；以及叠加单元，用于对所述比例控制信号和所述积分控制信号进行叠加以生成所述转速控制信号。7.—种电机的控制系统,其特征在于,包括如权利要求4-6中任一项所述的电机的转速控制装置。
【专利摘要】本发明提出一种电机的转速控制方法、转速控制装置及电机的控制系统。其中，电机的转速控制方法包括以下步骤：对电机的输出转速进行微分调节以生成反馈转速信号；根据目标转速信号和反馈转速信号生成转速偏差信号；对转速偏差信号进行比例积分调节以生成转速控制信号；以及根据转速控制信号对电机的转速进行控制。本发明提出的电机的转速控制方法、转速控制装置及电机的控制系统利用电机对命令响应滞后的特点，由对转速偏差的采样改为对输出转速进行采样，不仅可以快速纠正突然出现或变化的转速偏差，还能避免因目标转速频繁突变而引起的系统振荡，使得系统平稳运行，动态性能好，并且实现简单。
【IPC分类】H02P21/00
【公开号】CN104883105
【申请号】CN201410073951
【发明人】范雅静
【申请人】北京谊安医疗系统股份有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2014年2月28日
【公告号】WO2015127821A1...