一种直流电机带动安全带回收过程的外力判断方法与流程

1.本发明涉及安全带安全回收技术领域，具体是一种直流电机带动安全带回收过程的外力判断方法，是安全带回收过程中遇到外力(安全带挂异物无法回收)情况下的一种判断和处理，防止电机在堵转情况下运行，产生危险。


背景技术：

2.在正常情况下安全带回收，当安全带回收到指定位置时，电机旋转不动了发生堵转，这时，控制器自动切换成恒流模式，保持一定的力矩，维持要求时间后，反转脱扣。回收过程结束。
3.安全带在回收过程中，难免会碰到一些异常的外力影响，例如安全带碰到了椅子靠背角,衣角或者是刮到了车内物品等情况下，还没有回收到位，电机旋转就不流畅，这时需要加入外力判断逻辑，进行判断和处理，防止电机在堵转情况下运行，产生危险。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种直流电机带动安全带回收过程的外力判断方法，它能在整个安全带回收过程中进行外力判断，对整个回收过程进行判断和处理，防止电机在堵转情况下运行，产生危险。
5.本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
6.一种直流电机带动安全带回收过程的外力判断方法，包括以下步骤：
7.s1，获取直流电机带动安全带运行时的电流值i；
8.s2，根据电流值i与力矩rin之间的映射关系，建立力矩目标函数确定此时力矩大小；
9.力矩目标函数为：
10.rin＝k*i*i b*i c f0
11.其中，k、b、c均为通过实验获得的常数系数；i为电流值；f0为误差校准偏移量；
12.s3，判断是否有外力：引入了两个变量，一个是力矩rin，一个是时间tn，根据力矩目标函数通过下积分0与上积分tn进行积分处理，通过数组形式进行卷积，得到了tn时间内电流所产生的力冲量，这里理解为力在这段时间内的总平均力大小；
13.正常情况下：
14.根据力矩目标函数对时间的积分，将逻辑i求出来，然后通过数组形式进行卷积，力冲量满足回收到位的算法方程：
[0015][0016]
s4，安全带回收时：
[0017]
s40，刚进行回收时：
[0018]
外力值判定是否需要继续回收处理：首先使用的算法是外力判断算法：
[0019][0020]
g(ln)＝1/5ln,f(ln)＝
‑
1/5ln
[0021]
ln是一个常数，g(ln)、f(ln)是一个函数，没有具体的映射关系；
[0022]
当g(ln)＝1/5ln时，求出ln，然后算出
[0023]
当f(ln)＝
‑
1/5ln时，求出ln，然后算出
[0024]
然后与计算出的逻辑i进行比较；
[0025][0026]
若是满足比较公式则安全带继续回收，进行步骤s41；
[0027]
若是不满足比较公式则回收异常，受外力；
[0028]
s41，回收过程中，
[0029]
在回收过程中，不断的进行积分，上积分值为小于tn，下积分值为0,外力判断算法：
[0030][0031]
g(ln)＝4/5ln,f(ln)＝6/5ln
[0032]
ln是一个常数，g(ln)、f(ln)是一个函数，没有具体的映射关系；
[0033]
当g(ln)＝4/5ln时，求出ln，然后算出
[0034]
当f(ln)＝6/5ln时，求出ln，然后算出
[0035]
然后与计算出的逻辑i进行比较；
[0036][0037]
若是满足比较公式则安全带继续回收直至回收完毕；
[0038]
若是不满足比较公式则回收异常，受外力；
[0039]
s42，若回收过程中安全带到达某点，整个过程的积分值满足异常算法方程：
[0040][0041]
表明在在很小一段时间的回收积分域内，积分电流值异常，无论是否满足此异常公式，安全带都继续回收，进行步骤s43；
[0042]
s43，在步骤s42后，再看是否满足异常算法方程：
[0043][0044]
此方程表明在回收积分域内，积分电流值异常，满足此异常公式，说明安全带回收时间内已经发生堵转，证明安全带在回收过程中，遇到了外力，马上反转，脱扣。
[0045]
若只是满足s42异常算法方程，不满足s43异常算法方程，则说明安全带在s42所计
算的回收时间内是回收过程中受外界影响存在误差，证明安全带在回收过程中没有遇到了外力。
[0046]
对比现有技术，本发明的有益效果在于：
[0047]
本方法通过直流电机带动安全带运行时的电流值为基础进行判断表征，根据电流值与力矩之间的映射关系实验建立一个力矩目标函数。根据力矩目标函数通过下积分0与上积分tn进行积分处理，通过数组形式进行卷积，得到了tn时间内电流所产生的力冲量，将逻辑i求出来。然后安全带回收过程中分三段：a、刚进行回收时；b、回收过程中；c、回收过程中安全带到达某点满足异常公式时。安全带刚进行回收时，启动瞬间加速过程中电流大，回收过程中匀速电流小，刚进行回收时与回收过程中判断公式不同；回收过程中安全带到达某点满足异常公式时就可能发生了堵转，有两种情形：当满足s42异常算法方程，不满足s43异常算法方程，则说明安全带在s42所计算的回收时间内是回收过程中受外界影响存在误差，证明安全带在回收过程中没有遇到了外力；当满足s42异常算法方程，也满足s43异常算法方程，说明安全带回收时间内已经发生堵转，证明安全带在回收过程中，遇到了外力，马上反转，脱扣。s42异常算法方程是一个误差消除方程。
[0048]
综上所述，本方法能在整个安全带回收过程中进行外力判断，对整个回收过程进行判断和处理，防止电机在堵转情况下运行，产生危险。
附图说明
[0049]
附图1是本发明安全带正常回收时图解。
[0050]
附图2是本发明安全带异常回收时图解。
[0051]
附图3是本发明算法流程图。
[0052]
附图4是本发明实验两组的数据表。
具体实施方式
[0053]
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所限定的范围。
[0054]
本发明所述是一种直流电机带动安全带回收过程的外力判断方法，主体结构包括以下步骤：
[0055]
s1，获取直流电机带动安全带运行时的电流值i。
[0056]
s2，根据电流值i与力矩rin之间的映射关系，建立力矩目标函数确定此时力矩大小；
[0057]
力矩目标函数为：
[0058]
rin＝k*i*i b*i c f0
[0059]
其中，k、b、c均为通过实验获得的常数系数；i为电流值；f0为误差校准偏移量。
[0060]
注：力矩大小不能直接作为安全带回收的状态依据，因为这里的电流值为脉冲电流，原因是电机通过pwm控制。脉冲电流是具有高度离散性的，脉冲电流特点是不连续、不连贯，属高频，是由大量的多次谐波构成的。这里脉冲电流数据是单位采集：2a，0a，1.5a，0a
……
属于一个离散数列，数据非常混乱，所以直接采用脉冲电流数据是不行的。脉冲电流
的影响就是它不是真实的物理信号，需要后期处理。相对应的，力矩的大小也是实时采集的，力大小都是某一时间的大小，并且信号在传输中，会有一定的杂波和瞬态干扰，后期必须经过一系列的模拟滤波或者数字处理技术进行数据分析，需要后续通过积分、卷积的方式对信号处理。
[0061]
s3，判断是否有外力：引入了两个变量，一个是力矩rin，一个是时间tn，根据力矩目标函数通过下积分0与上积分tn进行积分处理，通过数组形式进行卷积，得到了tn时间内电流所产生的力冲量，这里理解为力在这段时间内的总平均力大小；(解析：在物理学中，积分的数值在最后产生的定义上，是根据实际需要定义的。积分的最原始定义是在物理量上的积累，如：速度对时间的积分是里程，力对时间的积分叫做冲量，力对距离上积分叫做功。这里是采用力对时间的积分，是利用冲量来衡量安全带的运行状态。冲量在这个场景里面叫做总平均力。)
[0062]
正常情况下，如说明书附图图1，安全带由b点，回收到a点，经过的时间为tn：
[0063]
根据力矩目标函数对时间的积分，将逻辑i求出来，然后通过数组形式进行卷积，力冲量满足回收到位的算法方程：
[0064][0065]
s4，安全带回收时：
[0066]
s40，刚进行回收(即说明书附图图1或图2中b点)时：
[0067]
外力值判定是否需要继续回收处理：首先使用的算法是外力判断算法：
[0068][0069]
g(ln)＝1/5ln,f(ln)＝
‑
1/5ln
[0070]
ln是一个常数，g(ln)、f(ln)是一个函数，没有具体的映射关系；
[0071]
当g(ln)＝1/5ln时，求出ln，然后算出
[0072]
当f(ln)＝
‑
1/5ln时，求出ln，然后算出
[0073]
然后与计算出的逻辑i进行比较；
[0074][0075]
若是满足比较公式则安全带继续回收，进行步骤s41；
[0076]
若是不满足比较公式则回收异常，受外力；
[0077]
s41，回收过程中(即说明书附图图1中b—a点或图2中b—m点)，
[0078]
在回收过程中，不断的进行积分，上积分值为小于tn，下积分值为0,外力判断算法：
[0079][0080]
g(ln)＝4/5ln,f(ln)＝6/5ln
[0081]
ln是一个常数，g(ln)、f(ln)是一个函数，没有具体的映射关系；
[0082]
当g(ln)＝4/5ln时，求出ln，然后算出
[0083]
当f(ln)＝6/5ln时，求出ln，然后算出
[0084]
然后与计算出的逻辑i进行比较；
[0085][0086]
若是满足比较公式则安全带继续回收直至回收完毕；
[0087]
若是不满足比较公式则回收异常，受外力；
[0088]
注：g(ln)和f(ln)是一种函数，叫做凸函数。力通过时间进行实时采集，力从开始到结束，不管是遇到外力也好，回收到位也好，最终结果力一定大于开始的力，时间也一定是越来越大，顾，这里采用的是凸函数，凸函数是一个函数的性质，不是映射。这两个映射是不具有特定的映射关系，因为这两个凸函数结果是一个定值。通过前面的系数例如4/5,6/5等，进行不同场景的设置，采集的电流与这两个凸函数进行比较，然后输出结果。
[0089]
s42，若回收过程中安全带到达某点(即说明书附图2中m点)，整个过程的积分值满足异常算法方程：
[0090][0091]
0～(
‑
1/5tn)积分段是很小的一个积分段，若满足此方程表明在此很小一段时间的回收积分域内，积分电流值异常，若不满足此方程表明在此很小一段时间的回收积分域内，积分电流值也正常，无论是否满足此异常公式，安全带都继续回收，进行步骤s43；
[0092]
s43，在步骤s42后，再看是否满足异常算法方程：
[0093][0094]
在步骤s43此方程表明在回收积分域内，积分电流值异常，满足此异常公式，说明安全带回收时间内已经发生堵转，证明安全带在回收过程中，遇到了外力，马上反转，脱扣。
[0095]
若只是满足s42异常算法方程，不满足s43异常算法方程，则说明安全带在s42所计算的回收时间内是回收过程中受外界影响存在误差，证明安全带在回收过程中没有遇到了外力。
[0096]
说明书附图图3为本发明的流程图
[0097]
第1步：采集电机电流，打开定时器，count开始计数；
[0098]
第2步：对采集上来的若干电流值i通过count进行积分，结果为id；
[0099]
第3步：id进行卷积；
[0100]
第4步：输入
‑
>数字/逻辑比较函数，与阈值阵列进行比较；
[0101]
第5步：输出控制执行机构。
[0102]
图4为本发明的实验两组数据表，一组为正常回收，另一组在回收中，施加外力。在每组数据后面都有一个输出结果数字，当数字大于8时，说明，有异常，不能回收，否则属于正常情况。
[0103]
左侧为正常状态下，右侧输出的结果均小于8，判定此次安全带回收正常；右侧部分为异常状态，前期回收正常，后部分，输出结果均大于8(说明书附图图4中右下角涂深色
部分，箭头c表示)，判定安全带此时回收发生异常，遇到外力。系统停止工作。
[0104]
综上所述：
[0105]
本方法通过直流电机带动安全带运行时的电流值为基础进行判断表征，根据电流值与力矩之间的映射关系实验建立一个力矩目标函数。根据力矩目标函数通过下积分0与上积分tn进行积分处理，通过数组形式进行卷积，得到了tn时间内电流所产生的力冲量，将逻辑i求出来。然后安全带回收过程中分三段：a、刚进行回收时；b、回收过程中；c、回收过程中安全带到达某点满足异常公式时。安全带刚进行回收时，启动瞬间加速过程中电流大，回收过程中匀速电流小，刚进行回收时与回收过程中判断公式不同；回收过程中安全带到达某点满足异常公式时就可能发生了堵转，有两种情形：当满足s42异常算法方程，不满足s43异常算法方程，则说明安全带在s42所计算的回收时间内是回收过程中受外界影响存在误差，证明安全带在回收过程中没有遇到了外力；当满足s42异常算法方程，也满足s43异常算法方程，说明安全带回收时间内已经发生堵转，证明安全带在回收过程中，遇到了外力，马上反转，脱扣。s42异常算法方程是一个误差消除方程。
[0106]
本方法能在整个安全带回收过程中进行外力判断，对整个回收过程进行判断和处理，防止电机在堵转情况下运行，产生危险。