一种基于旋转类电动工具的电机自适应控制方法及装置与流程

本发明涉及电机控制，具体而言，涉及一种基于旋转类电动工具的电机自适应控制方法及装置。

背景技术：

1、旋转类电动工具是指通过电动机驱动工作头（如钻头、锯片、磨片等）进行高速旋转的电动工具。pi（比例-积分）控制器因其算法简单、成本低廉，在电动工具中应用广泛。但旋转类电动工具在切割完成或工作头瞬间脱离被加工物时，负载会突然减小，电机实际转速容易高于目标转速。而pi控制器会立即输出较大的负向转矩或负向电流给定值，以急刹方式拉回转速。该急减速过程会在输出轴与锯片、砂轮片等大惯量负载之间产生明显反向作用力，容易导致依靠法兰螺母固定的工作头发生反转松脱，进而造成锯片、磨片等高速旋转部件脱落或飞出，存在严重安全隐患。

技术实现思路

1、本发明解决的问题是如何提高旋转类电动工具的安全性。

2、为解决上述问题，本发明提供一种基于旋转类电动工具的电机自适应控制方法及装置。

3、第一方面，本发明提供了一种基于旋转类电动工具的电机自适应控制方法，包括：

4、将目标转速和实际转速的差值作为所述转速误差；

5、当所述转速误差大于或等于超速预设值时，将第一pi参数作为目标pi参数，其中，所述第一pi参数用于保证旋转类电动工具的正常稳速工况；

6、当所述转速误差小于所述超速预设值时，通过比较电流变化率和负向电流变化率阈值，得到比较结果；利用所述比较结果通过所述转速误差、所述超速预设值和所述第一pi参数，得到所述目标pi参数；

7、根据所述目标pi参数和所述转速误差计算速度环输出，并将所述速度环输出作为电流环指令，其中，所述电流环指令用于驱动所述旋转类电动工具的电机。

8、可选地，所述利用所述比较结果通过所述转速误差、所述超速预设值和所述第一pi参数，得到所述目标pi参数，包括：

9、当所述比较结果为所述电流变化率大于或等于所述负向电流变化率阈值时，将所述第一pi参数作为所述目标pi参数；

10、当所述比较结果为所述电流变化率小于所述负向电流变化率阈值时，通过所述转速误差和所述超速预设值，得到第二pi参数；将所述第二pi参数作为所述目标pi参数。

11、可选地，所述通过所述转速误差和所述超速预设值，得到第二pi参数，包括：

12、根据所述转速误差和所述超速预设值，得到超速量；

13、根据所述超速量对所述第一pi参数进行衰减调节，得到所述第二pi参数。

14、可选地，所述超速量包括：

15、over=max(0，-e×v_lim)，

16、v_lim=-δv，

17、其中，over为所述超速量，e为所述转速误差，v_lim为超速预设值，δv为防抖死区，max()为取最大值函数。

18、可选地，所述第一pi参数包括第一比例系数和第一积分系数，所述第二pi参数包括第二比例系数和第二积分系数，所述根据所述超速量对所述第一pi参数进行衰减调节，得到所述第二pi参数，包括：

19、根据所述超速量对所述第一比例系数进行衰减调节，得到所述第二比例系数；

20、根据所述超速量对所述第一积分系数进行衰减调节，得到所述第二积分系数。

21、可选地，所述第二比例系数包括：

22、kp2=max(kp_min，kp1×(1-a×over))，

23、其中，kp2为所述第二比例系数，kp1为所述第一比例系数，kp_min为最小比例系数，over为所述超速量，a为比例衰减系数，max()为取最大值函数。

24、可选地，所述第二积分系数包括：

25、ki2=max(ki_min，ki1×(1-b×over))，

26、其中，ki2为所述第二积分系数，ki1为所述第一积分系数，ki_min为最小积分系数，b为积分衰减系数，max()为取最大值函数。

27、可选地，所述目标pi参数包括目标比例系数和目标积分系数，所述根据所述目标pi参数和所述转速误差计算速度环输出，包括：

28、根据所述目标比例系数、所述目标积分系数和所述转速误差计算所述速度环输出；

29、其中，所述速度环输出包括：

30、u=kp×e+ki×∫e dt ，

31、其中，u为所述速度环输出，kp为所述目标比例系数，ki为所述目标积分系数，e为所述转速误差，∫e dt为所述转速误差的积分。

32、可选地，所述转速误差包括：

33、e=vtarget-vactual，

34、其中，e为所述转速误差，vtarget为所述目标转速，vactual为所述实际转速。

35、第二方面，本发明提供了一种基于旋转类电动工具的电机自适应控制装置，包括：转速误差计算模块，用于将目标转速和实际转速的差值作为所述转速误差；

36、pi参数自适应获取模块，用于当所述转速误差大于或等于超速预设值时，将第一pi参数作为目标pi参数，其中，所述第一pi参数用于保证旋转类电动工具的正常稳速工况；

37、当所述转速误差小于所述超速预设值时，通过比较电流变化率和负向电流变化率阈值，得到比较结果；利用所述比较结果通过所述转速误差、所述超速预设值和所述第一pi参数，得到所述目标pi参数；

38、驱动输出模块，用于根据所述目标pi参数和所述转速误差计算速度环输出，并将所述速度环输出作为电流环指令，其中，所述电流环指令用于驱动所述旋转类电动工具的电机。

39、本发明的一种基于旋转类电动工具的电机自适应控制方法及装置的有益效果是：通过实时监测目标转速和实际转速，获取转速误差。当转速误差大于或等于超速预设值时，表示旋转类电动工具为正常带载状态，将第一pi参数作为目标pi参数，第一pi参数能够保证旋转类电动工具的正常稳速工况，确保电机能够快速响应。当转速误差小于超速预设值时，表示旋转类电动工具为突发卸载超速状态，进一步比较电流变化率和负向电流变化率阈值进行判断，通过转速误差、超速预设值和第一pi参数自适应对pi参数进行自适应调整，得到目标pi参数。能够在正常带载和突发卸载超速两类工况之间自适应调整pi参数，无需增加复杂机械防松结构，易于应用于现有旋转类电动工具。根据目标pi参数和转速误差计算速度环输出，并将速度环输出作为电流环指令，驱动旋转类电动工具的电机，使电机在带载时快速响应，在突发卸载超速时平缓降速，显著提升了旋转类电动工具电机控制的安全性。

1.一种基于旋转类电动工具的电机自适应控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于旋转类电动工具的电机自适应控制方法，其特征在于，所述利用所述比较结果通过所述转速误差、所述超速预设值和所述第一pi参数，得到所述目标pi参数，包括：

3.根据权利要求1所述的基于旋转类电动工具的电机自适应控制方法，其特征在于，所述通过所述转速误差和所述超速预设值，得到第二pi参数，包括：

4.根据权利要求3所述的基于旋转类电动工具的电机自适应控制方法，其特征在于，所述超速量包括：

5.根据权利要求3所述的基于旋转类电动工具的电机自适应控制方法，其特征在于，所述第一pi参数包括第一比例系数和第一积分系数，所述第二pi参数包括第二比例系数和第二积分系数，所述根据所述超速量对所述第一pi参数进行衰减调节，得到所述第二pi参数，包括：

6.根据权利要求5所述的基于旋转类电动工具的电机自适应控制方法，其特征在于，所述第二比例系数包括：

7.根据权利要求5所述的基于旋转类电动工具的电机自适应控制方法，其特征在于，所述第二积分系数包括：

8.根据权利要求1所述的基于旋转类电动工具的电机自适应控制方法，其特征在于，所述目标pi参数包括目标比例系数和目标积分系数，所述根据所述目标pi参数和所述转速误差计算速度环输出，包括：

9.根据权利要求1所述的基于旋转类电动工具的电机自适应控制方法，其特征在于，所述转速误差包括：

10.一种基于旋转类电动工具的电机自适应控制装置，其特征在于，包括：