电机的闭环控制方法、装置和设备与流程

1.本技术涉及电机控制领域，尤其涉及一种电机的闭环控制方法、装置和设备。


背景技术：

2.在很多的机械器件中会设置电机，通过电机保证机器器件的正常运转。在电机的运行过程中，需要获取电机中的动子的位置，进而基于动子的位置进行电机的闭环控制。
3.现有技术中，获取电机的电压电流后确定出反电动势，然后基于反电动势直接求解出动子的位置，进而基于动子的位置进行电机的闭环控制。
4.然而现有技术中，电机的运转过程较为复杂，电机会出现频繁启动、停止、换向等情况，但是由于上述处理过程中反电动势与电机的运转速度相关，在电机频繁启动、停止、换向时，此时反电动势信号很小，无法基于电机的反电动势直接计算出动子的位置，导致无法完成电机的闭环控制。从而亟需一种可以在电机的整个运转过程中和各类运转情况下，可以准确的确定出动子的位置以完成电机的闭环控制的方法。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供一种电机的闭环控制方法、装置和设备，用以解决无法在电机停止、换向的情况下确定动子位置的问题。
6.第一方面，本技术提供一种电机的闭环控制方法，所述方法包括：
7.获取电机的三相绕组的每一相位的反电动势积分的积分曲线，其中，所述每一相位的反电动势积分表针每一相位下的反电动势积分的观测值；
8.建立每一相位的反电动势积分曲线与动子位置之间的连动曲线，所述连动曲线中包括反电动势积分的观测值的累积误差，并根据所述每一相位的反电动势积分的积分曲线抵消所述累积误差，得到每一相位的处理后的连动曲线；
9.根据各相位的处理后的连动曲线，解算出电机的动子位置；
10.根据解算出的电机的动子位置，对所述电机进行闭环控制。
11.在可选的一种实施方式中，建立每一相位的反电动势积分的观测值与动子位置之间的连动曲线，包括：
12.根据预设的电机模型、预设的电压电流采集误差模型、以及每一相位的反电动势积分的观测值，建立每一连动曲线。
13.在可选的一种实施方式中，所述连动曲线与以下参数有关：反电动势积分的观测值、动子位置、预设的标定常数以及所述电机的节距；
14.其中，所述标定常数为依据所述电机的主磁通幅值、电机磁场线圈的绕组匝数、所述电机的节距所确定的。
15.在可选的一种实施方式中，所述三相绕组的相位个数为三个；根据所述每一相位的反电动势积分的积分曲线抵消所述累积误差，得到每一相位的处理后的连动曲线，包括：
16.若确定任意两个相位的反电动势积分的积分曲线有交叉点，则对另一相位的反电
动势积分的积分曲线进行平移处理，得到该另一相位的累计平移量和当前的平移时刻，以抵消该另一相位的反电动势积分的积分曲线的累计误差；
17.根据每一相位的累计平移量和各平移时刻，得到每一相位的一次曲线；并将每一相位的反电动势积分的积分曲线减去每一相位的一次曲线，以抵消每一相位的积分误差的一次分量，得到每一相位的处理后的连动曲线。
18.在可选的一种实施方式中，若确定任意两个相位的反电动势积分的积分曲线有交叉点，则对另一相位的反电动势积分的积分曲线进行平移处理，得到该另一相位的累计平移量和当前的平移时刻，包括：
19.若确定任意两个相位的反电动势积分的积分曲线有交叉点、且另一相位的反电动势积分的积分曲线位于交叉点的上方，则将另一相位的反电动势积分的积分曲线的高度平移至预设的标定常数所表征的位置处；
20.若确定任意两个相位的反电动势积分的积分曲线有交叉点、且另一相位的反电动势积分的积分曲线位于交叉点的下方，则将另一相位的反电动势积分的积分曲线的高度平移至预设的标定常数的相反数所表征的位置处；
21.其中，所述标定常数为依据所述电机的主磁通幅值、电机磁场线圈的绕组匝数、所述电机的节距所确定的。
22.在可选的一种实施方式中，所述三相绕组的相位个数为三个；所述根据各相位的处理后的连动曲线，解算出电机的动子位置，包括：
23.对各相位的反电动势积分曲线进行坐标系转换，得到两相坐标系下的反电动势积分的分析曲线；
24.采用反正切函数两相坐标系下的反电动势积分的分析曲线进行处理，根据各相位的处理后的连动曲线，得到的动子的预测位置；
25.根据相邻时刻下的动子的预测位置、以及所述电机的节距，确定相邻时刻中后一时刻的动子位置。
26.在可选的一种实施方式中，根据相邻时刻下的动子的预测位置、以及所述电机的节距，确定相邻时刻中后一时刻的动子位置，包括：
27.确定根据相邻时刻中前一时刻的动子的预测位置、预设参数值两者的差值，其中，所述预设参数值为所述电机的节距的1/2；若确定相邻时刻中后一时刻的动子的预测位置小于所述差值，则确定相邻时刻中后一时刻的动子位置为后一时刻的动子的预测位置与所述电机的节距之和；
28.确定根据相邻时刻中前一时刻的动子的预测位置、所述预设参数值两者之和，得到计算值；若确定相邻时刻中后一时刻的动子的预测位置大于所述计算值，则确定相邻时刻中后一时刻的动子位置为后一时刻的动子的预测位置与所述电机的节距之差。
29.在可选的一种实施方式中，获取电机的三相绕组的每一相位的反电动势积分的积分曲线，包括：
30.获取所述三相绕组的每一相位的电压电流信号，其中，所述电压电流信号中包括电流值和电压值；
31.根据每一相位的电压电流信号中的电流值和电压值、以及电机磁场线圈的有效长度，确定每一相位的反电动势；
32.根据每一相位的反电动势，建立每一相位的积分曲线。
33.第二方面，本技术提供一种电机的闭环控制装置，所述装置包括：
34.获取单元，用于获取电机的三相绕组的每一相位的反电动势积分的积分曲线，其中，所述每一相位的反电动势积分表针每一相位下的反电动势积分的观测值；
35.建立单元，用于建立每一相位的反电动势积分曲线与动子位置之间的连动曲线，所述连动曲线中包括反电动势积分的观测值的累积误差；
36.处理单元，用于根据所述每一相位的反电动势积分的积分曲线抵消所述累积误差，得到每一相位的处理后的连动曲线；
37.解算单元，用于根据各相位的处理后的连动曲线，解算出电机的动子位置；
38.控制单元，用于根据解算出的电机的动子位置，对所述电机进行闭环控制。
39.在可选的一种实施方式中，所述建立单元，具体用于：
40.根据预设的电机模型、预设的电压电流采集误差模型、以及每一相位的反电动势积分的观测值，建立每一连动曲线。
41.在可选的一种实施方式中，所述连动曲线与以下参数有关：反电动势积分的观测值、动子位置、预设的标定常数以及所述电机的节距；
42.其中，所述标定常数为依据所述电机的主磁通幅值、电机磁场线圈的绕组匝数、所述电机的节距所确定的。
43.在可选的一种实施方式中，所述三相绕组的相位个数为三个；所述处理单元，包括：
44.平移子单元，用于若确定任意两个相位的反电动势积分的积分曲线有交叉点，则对另一相位的反电动势积分的积分曲线进行平移处理，得到该另一相位的累计平移量和当前的平移时刻，以抵消该另一相位的反电动势积分的积分曲线的累计误差；
45.消减子单元，用于根据每一相位的累计平移量和各平移时刻，得到每一相位的一次曲线；并将每一相位的反电动势积分的积分曲线减去每一相位的一次曲线，以抵消每一相位的积分误差的一次分量，得到每一相位的处理后的连动曲线。
46.在可选的一种实施方式中，所述平移子单元，包括：
47.第一平移模块，用于若确定任意两个相位的反电动势积分的积分曲线有交叉点、且另一相位的反电动势积分的积分曲线位于交叉点的上方，则将另一相位的反电动势积分的积分曲线的高度平移至预设的标定常数所表征的位置处；
48.第二平移模块，用于若确定任意两个相位的反电动势积分的积分曲线有交叉点、且另一相位的反电动势积分的积分曲线位于交叉点的下方，则将另一相位的反电动势积分的积分曲线的高度平移至预设的标定常数的相反数所表征的位置处；
49.其中，所述标定常数为依据所述电机的主磁通幅值、电机磁场线圈的绕组匝数、所述电机的节距所确定的。
50.在可选的一种实施方式中，所述三相绕组的相位个数为三个；所述解算单元，包括：
51.转换子单元，用于对各相位的反电动势积分曲线进行坐标系转换，得到两相坐标系下的反电动势积分的分析曲线；
52.处理子单元，用于采用反正切函数对每一时刻下两相坐标系下的反电动势积分的
分析曲线进行处理，得到动子的预测位置；
53.第一确定子单元，用于根据相邻时刻下的动子的预测位置、以及所述电机的节距，确定相邻时刻中后一时刻的动子位置。
54.在可选的一种实施方式中，所述第一确定子单元，包括：
55.第一计算模块，用于确定根据相邻时刻中前一时刻的动子的预测位置、预设参数值两者的差值，其中，所述预设参数值为所述电机的节距的1/2；
56.第一确定模块，用于若确定相邻时刻中后一时刻的动子的预测位置小于所述差值，则确定相邻时刻中后一时刻的动子位置为后一时刻的动子的预测位置与所述电机的节距之和；
57.第二计算模块，用于确定根据相邻时刻中前一时刻的动子的预测位置、所述预设参数值两者之和，得到计算值；
58.第二确定模块，用于若确定相邻时刻中后一时刻的动子的预测位置大于所述计算值，则确定相邻时刻中后一时刻的动子位置为后一时刻的动子的预测位置与所述电机的节距之差。
59.在可选的一种实施方式中，所述获取单元，包括：
60.获取子单元，用于获取所述三相绕组的每一相位的电压电流信号，其中，所述电压电流信号中包括电流值和电压值；
61.第二确定子单元，用于根据每一相位的电压电流信号中的电流值和电压值、以及电机磁场线圈的有效长度，确定每一相位的反电动势；
62.建立子单元，用于根据每一相位的反电动势，建立每一相位的积分曲线。
63.第三方面，本技术提供一种电子设备，所述电子设备包括：存储器，处理器，输入单元，输出单元；
64.存储器，用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
65.输入单元，用于检测电压电流；
66.输出单元，用于输出对应的电信号驱动电机；
67.其中，所述处理器被配置为执行如第一方面所述的方法。
68.第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如第一方面所述的方法。
69.第六方面，本技术提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现如第一方面所述的方法。
70.本技术实施例提供一种电机的闭环控制方法、装置和设备，在该方法中，获得到不同时刻的每一相位的反电动势积分的观测值，不同时刻的每一相位的反电动势积分的观测值组成了反电动势积分的积分曲线；将动子位置作为未知参数，反电动势积分的观测值作为已知参数，建立起每一相位的反电动势积分的观测值与动子位置之间的连动曲线，其中，不同时刻下的每一相位的连动曲线中还包括着该相位反电动势积分的观测值的在该时刻下的累积误差，将其进行抵消处理，进而得到每一相位的处理后的连动曲线；将处理后的三相绕组的三个相位的连动曲线转换到两相静止坐标系下，通过代数运算求得动子的位置，将不同时刻的连动曲线进行转换计算得到不同时刻的动子的位置；解算出的不同时刻的电
机的动子位置组成了动子的运动轨迹，将动子的运动轨迹作为动子的反馈轨迹输入pid控制器中，pid控制器读取预先存储的动子的参考轨迹以及动子的反馈轨迹，将两者之间的误差信号转化为电驱动信号，实现对电机的闭环控制。在这个过程中，对动子位置的确定不受动子速度的影响，在动子速度变小或者为零时都可以准确的获得动子的位置，进而完成电机的闭环控制。
附图说明
71.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
72.图1为本技术提供的一种表贴式永磁同步直线电机结构示意图；
73.图2为本技术实施例提供的一种电机的闭环控制方法的流程图；
74.图3为本技术实施例提供的另一种电机的闭环控制方法的流程图；
75.图4为本技术实施例提供的一种电机的闭环控制装置的结构示意图；
76.图5为本技术实施例提供的另一种电机的闭环控制装置的结构示意图；
77.图6为本技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
78.通过上述附图，已示出本技术明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本技术构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本技术的概念。
具体实施方式
79.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
80.近年来电机行业市场规模一直处于高速增长的态势，电机的类型也多种多样，例如永磁同步直线电机、永磁同步旋转电机、无刷直流电机、永磁游标电机等，图1为一种表贴式永磁同步直线电机结构示意图。如图1所示，1为电机的定子，2为电机的磁钢阵列，3为电机的定子，4为电机的线圈绕组。为了将其应用于各行各业，需要充分研究发展电机控制领域。在电机控制领域中，通常装配硬件位置传感器以获得动子的位置反馈信息，进而进行电机的闭环控制。但是这种方法在实际使用中存在着一些问题：一方面，硬件位置传感器的装配精度低、装配难度大，当装配在较长行程的直线电机上时，随着行程的加长，传感器的热变形带来的误差也会越来越大。另一方面，硬件位置传感器对所处环境的要求较高，暴露在潮湿、温度变化大、粉尘等环境下时很容易发生失效，然而若要对硬件位置传感器进行密封，又会极大地增加整个电机的机械结构的复杂性，降低整个电机系统的可维护性，并且对整个电机系统的运动性能和可靠性造成一定影响。因此，不使用硬件位置传感器来获得动子的位置反馈信息的电机驱动控制方法具有重要的应用意义和较高的研究价值。
81.在不使用硬件位置传感器来获得动子的位置反馈信息的方法中，一个示例中，可以通过反电动势直接鉴相法来获得动子的位置反馈信息，该方法首先需要连续观测动子在三相静止坐标系下的电压和电流，并求得三个相位各自的反电动势，再将三个相位的反电
动势转换到两相静止坐标系下，再利用反正切函数求出动子的角位置，进而估测出动子的位置。但反电动势直接鉴相法的原理与动子的速度密切相关，该方法的使用效果受动子速度影响，在电机低速运行的时候表现差，得出的动子位移的误差较大，静止时无法使用。
82.一个示例中，还可以采用高频信号注入法来获得动子的位置反馈信息。该方法适用于一部分具有凸极特性的电机，这种具有凸极特性的电机的d轴电感和q轴电感的大小是两个不同的定值，因此，从dq坐标系转换到αβ坐标系时，可知α轴和β轴的电感是电角度θ的函数，而α轴和β轴的电感是可以直接在电路中测得的，根据这一关系，可以求出电角度θ，获得求出动子的角位置，进而估测出动子的位置。但是，对于不具备凸极特性的电机，其d轴和q轴电感没有差别，因此测量出的α轴和β轴的电感是与电角度θ无关的恒定的值，因此电感信息中不包含动子的位置信息，无法估算出动子位置，高频信号注入法失效。
83.本技术实施例提供的电机的闭环控制方法、装置和设备，旨在解决现有技术的如上技术问题。
84.下面以具体地实施例对本技术的技术方案以及本技术的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本技术的实施例进行描述。
85.图2为本技术实施例提供的一种电机的闭环控制方法的流程图，如图2所示，该方法包括：
86.101、获取电机的三相绕组的每一相位的反电动势积分的积分曲线，其中，每一相位的反电动势积分表表征每一相位下的反电动势积分的观测值。
87.示例性地，获取电机的三相绕组的每一相位的电流电压信号的值，根据每一相位的电流电压信号的值求得三相绕组的每一相位的反电动势，将求得的每一相位的反电动势对时间进行积分，获得以时间为自变量，反电动势积分为因变量的反电动势积分曲线，其中，由于每一相位的电流、电压信号的值是通过采集观测得来的观测值，所以反电动势积分曲线中的反电动势积分为每一相位的反电动势积分的观测值。
88.102、建立每一相位的反电动势积分曲线与动子位置之间的连动曲线，连动曲线中包括反电动势积分的观测值的累积误差，并根据每一相位的反电动势积分的积分曲线抵消累积误差，得到每一相位的处理后的连动曲线。
89.示例性地，将每一相位的反电动势积分曲线与动子的位置联系起来，建立起每一相位的反电动势积分曲线与动子位置之间的关系表达式，即连动曲线，不同时刻下，不同的反电动势积分的观测值经过转换变化后对应着动子的不同位置，并且由于反电动势积分的观测值与反电动势积分的真实值之间存在着随时间推移而逐渐扩大的误差，所以每一相位的连动曲线中还包括着该相位反电动势积分的观测值的累积误差，该累积误差作为一种未知参数存在，但无法进行直接求解，为了得到准确的动子位置，需要将其进行抵消处理，进而得到每一相位的处理后的连动曲线。
90.103、根据各相位的处理后的连动曲线，解算出电机的动子位置。
91.示例性地，处理后的各个相位的连动曲线中已经抵消了各个相位的反电动势积分观测值的累计误差，即可以认为各个相位的连动曲线中反电动势积分为真实值，将三相静止坐标系下的三个相位的反电动势积分曲线转换到两相静止坐标系下，结合处理后的连动曲线进行代数计算，进而可以求得动子的位置。
92.104、根据解算出的电机的动子位置，对电机进行闭环控制。
93.示例性地，不同时刻的动子位置组成了动子的运动轨迹，将动子的运动轨迹作为动子的反馈轨迹输入proportion integration differentiation controller(比例-积分-微分控制器，pid控制器)中，pid控制器读取预先存储的动子的参考轨迹以及动子的反馈轨迹，将两者之间的误差信号转化为电驱动信号，实现对电机的闭环控制。
94.本实施例中，通过对每一相位的反电动势进行积分获得到反电动势积分的积分曲线；建立起每一相位的反电动势积分曲线与动子位置之间的连动曲线，其中，每一相位的连动曲线中还包括着该相位反电动势积分的观测值的累积误差，将累积误差进行抵消处理，进而得到每一相位的处理后的连动曲线；将三相静止坐标系下三个相位的反电动势积分曲线转换到两相静止坐标系下，结合处理后的连动曲线进行代数运算求得动子的位置；不同时刻的动子位置组成了动子的运动轨迹，将动子的运动轨迹作为动子的反馈轨迹输入pid控制器中，pid控制器读取预先存储的动子的参考轨迹以及动子的反馈轨迹，将两者之间的误差信号转化为电驱动信号，实现对电机的闭环控制。在这个过程中，对动子位置的确定不受动子速度的影响，在动子速度变小或者为零时都可以准确的获得动子的位置，进而完成电机的闭环控制。
95.图3为本技术实施例提供的另一种电机的闭环控制方法的流程图，在图2所示实施例的基础上，如图3所示，该方法包括：
96.201、获取电机的三相绕组的每一相位的反电动势积分的积分曲线，其中，每一相位的反电动势积分表征每一相位下的反电动势积分的观测值。
97.一个示例中，步骤201包括以下步骤：
98.获取三相绕组的每一相位在每一时刻下的电压电流信号，其中，电压电流信号中包括电流值和电压值；根据每一相位的电压电流信号中的电流值和电压值、以及电机磁场线圈的有效长度，确定每一相位的反电动势；根据每一相位的反电动势，建立每一相位的积分曲线。
99.示例性地，获取电机的三相绕组的每一相位的电流信号，电压信号，进而获得每一相位的电流值，电压值，根据每一相位的电流值、电压值求得三相绕组的每一相位在三相静止坐标系下的反电动势，将求得的每一相位在三相静止坐标系下的反电动势对时间进行积分，进而获得该相位的反电动势积分曲线，其中，由于每一相位的电流值、电压值是通过采集观测得来的观测值，所以反电动势积分曲线中反电动势积分为每一相位的反电动势积分的观测值。
100.一个示例中，根据设置在电机中的电流表、电压表，获取三相静止坐标系下三相绕组的每一相位的电流信号、电压信号，通过该电流信号、电压信号获得每一相位的电流值、电压值，根据每一相位的电压电流信号中的电流值和电压值以及电机的磁场线圈的有效长度，得到每一相位的反电动势。其中，每一相位的反电动势是根据每一相位的电流值和电压值以及电机磁场线圈的有效长度，通过以下数学表达式经过代数运算得到的，其数学表达式为：
[0101][0102]
其中，eb为反电动势的观测值，u为电压值，i为电流值，r为电阻值，l为电机磁场线
圈的有效长度，di/dt表征电流变化率。
[0103]
一个示例中，称三相绕组的三个相位分别为a相位、b相位、c相位，分别将a相位、b相位、c相位的反电动势对时间进行积分，得到三相静止坐标系下a相位的反电动势积分曲线、三相静止坐标系下b相位的反电动势积分曲线、三相静止坐标系下c相位的反电动势积分值曲线：
[0104][0105][0106][0107]
其中，e
ba
三相静止坐标系下a相位的反电动势的观测值，t为时间，ua为a相位的电压值，r为电阻，ia为a相位的电流值，l为电机磁场线圈的有效长度；e
bb
为三相静止坐标系下b相位的反电动势的观测值，t为时间，ub为b相位的电压值，r为电阻，ib为b相位的电流值，l为电机磁场线圈的有效长度；e
bc
为三相静止坐标系下c相位的反电动势的观测值，t为时间，uc为c相位的电压值，r为电阻，ic为c相位的电流值，l为电机磁场线圈的有效长度。
[0108]
202、根据预设的电机模型、预设的电压电流采集误差模型、以及每一相位的反电动势积分的观测值，建立每一连动曲线。
[0109]
一个示例中，连动曲线与以下参数有关：反电动势积分的观测值、动子位置、预设的标定常数以及电机的节距；其中，标定常数为依据电机的主磁通幅值、电机磁场线圈的绕组匝数、电机的节距所确定的。
[0110]
示例性地，结合预设的电机模型，将每一相位的反电动势积分曲线与动子的位置联系起来，建立起每一相位的反电动势积分曲线与动子位置之间的连动曲线，其中，反电动势积分曲线中的反电动势积分的观测值与反电动势积分的实际值之间存在着随时间推移而逐渐扩大的误差，所以依据预设的电压电流采集误差模型，每一相位的连动曲线中还包括着该相位反电动势积分的观测值的累积误差。
[0111]
一个示例中，用x表示动子的位置，依据电机模型和电压电流采集误差模型，反电动势积分曲线与动子位置之间的关系可以表示为：
[0112][0113][0114][0115]
其中，e
ba
三相静止坐标系下a相位的反电动势的观测值，c1为标定常数，t为时间，为a相位反电动势积分的观测值的在该时刻t下的累积误差；e
bb
为三相静止坐标系下b相位的反电动势的观测值，c1为标定常数，t为时间，为b相位反电动势积分的观测值的在该
时刻t下的累积误差；e
bc
为三相静止坐标系下c相位的反电动势的观测值，c1为标定常数，t为时间，为c相位反电动势积分的观测值的在该时刻t下的累积误差。
[0116]
一个示例中，标定常数c1是电机的主磁通幅值、电机磁场线圈的绕组匝数、电机的节距依据以下的数学表达式经过代数运算而确定的：
[0117]
c1＝nφτ/2π
[0118]
其中，φ为电机的主磁通幅值，n为电机磁场线圈的绕组匝数，τ为电机的节距，表征一个磁场周期的长度，是与电机有关的常数。
[0119]
203、若确定任意两个相位的反电动势积分的积分曲线有交叉点，则对另一相位的反电动势积分的积分曲线进行平移处理，得到该另一相位的累计平移量和当前的平移时刻，以抵消该另一相位的反电动势积分的积分曲线的累计误差。
[0120]
一个示例中，步骤203具体包括以下步骤：
[0121]
若确定任意两个相位的反电动势积分的积分曲线有交叉点、且另一相位的反电动势积分的积分曲线位于交叉点的上方，则将另一相位的反电动势积分的积分曲线的高度平移至预设的标定常数所表征的位置处。
[0122]
若确定任意两个相位的反电动势积分的积分曲线有交叉点、且另一相位的反电动势积分的积分曲线位于交叉点的下方，则将另一相位的反电动势积分的积分曲线的高度平移至预设的标定常数的相反数所表征的位置处；其中，标定常数为依据电机的主磁通幅值、电机磁场线圈的绕组匝数、电机的节距所确定的。
[0123]
示例性地，连动曲线中的反电动势观测值的累积误差可以看作由两部分构成：累积误差的零次分量与累积误差的一次分量，而更高阶的累积误差的分量，例如累积误差的二次分量、累积误差的三次分量等，认为在误差的允许范围内，可以忽略不计。监测三个相位的反电动势的积分曲线，当某两个相位的反电动势积分曲线形成交叉，有交叉点时，则对另一个相位的反电动势积分曲线进行平移处理，以抵消该相位的反电动势积分观测值的累计误差的零次分量，同时记录下该相位反电动势积分曲线的累计平移量和当前的平移时刻，其中，三个相位中的某两相位的反电动势积分曲线形成交叉点，另一不交叉的相位反电动势积分曲线所处的位置可以有两种，即位于该交叉点上方或者位于该交叉点下方，针对两种不同位置，有不同的平移处理。第一种情况：如果两个相位的反电动势积分的积分曲线有交叉点、且另一相位的反电动势积分曲线位于该交叉点的上方，则将另一相位的反电动势积分的积分曲线的高度平移至标定常数c1的数值的位置，即预设的标定常数所表征的位置处。若确定任意两个相位的反电动势积分的积分曲线有交叉点、且另一相位的反电动势积分的积分曲线位于交叉点的下方，则将另一相位的反电动势积分的积分曲线的高度平移至标定常数-c1的数值的位置，即预设的标定常数的相反数所表征的位置处；其中，标定常数为依据电机的主磁通幅值、电机磁场线圈的绕组匝数、电机的节距所确定的。
[0124]
一个示例中，如果a相位的反电动势积分曲线与b相位的反电动势积分曲线有交叉点，且此时c相位的反电动势积分曲线位于该交叉点的上方位置，则将c相位的反电动势积分曲线的高度平移至c1处，并记录此时的时刻tc以及c相位反电动势积分曲线在该时刻下的累计平移量δ
ec
；而如果a相位的反电动势积分曲线与b相位的反电动势积分曲线有交叉点，且此时c相位的反电动势积分曲线位于该交叉点的下方位置，则将c相位的反电动势积分曲线的高度平移至-c1处，并记录此时的时刻tc以及该时刻下c相位反电动势积分曲线的累计
平移量δ
ec
。
[0125]
一个示例中，如果a相位的反电动势积分曲线与c相位的反电动势积分曲线有交叉点，且此时b相位的反电动势积分曲线位于该交叉点的上方位置，则将b相位的反电动势积分曲线的高度平移至c1处，并记录此时的时刻tb以及该时刻下b相位的反电动势积分曲线的累计平移量δ
eb
；如果a相位的反电动势积分曲线与c相位的反电动势积分曲线有交叉点，且此时b相位的反电动势积分曲线位于该交叉点的下方位置，则将b相位的反电动势积分曲线的高度平移至-c1处，并记录此时的时刻tb以及该时刻下b相位反电动势积分曲线的累计平移量δ
eb
。
[0126]
一个示例中，如果b相位的反电动势积分曲线与c相位的反电动势积分曲线有交叉点，且此时a相位的反电动势积分曲线位于该交叉点的上方位置，则将a相位的反电动势积分曲线的高度平移至c1处，并记录此时的时刻ta以及该时刻下a相反电动势积分曲线累计平移量δ
ea
；如果b相位的反电动势积分曲线与c相位的反电动势积分曲线有交叉点，且此时a相位的反电动势积分曲线位于该交叉点的下方位置，则将a相位的反电动势积分曲线的高度平移至-c1处，并记录此时的时刻ta以及该时刻下a相位反电动势积分曲线累计平移量δ
ea
。
[0127]
204、根据每一相位的累计平移量和各平移时刻，得到每一相位的一次曲线；并将每一相位的反电动势积分的积分曲线减去每一相位的一次曲线，以抵消每一相位的积分误差的一次分量，得到每一相位的处理后的连动曲线。
[0128]
示例性地，根据步骤203记录的每一个相位的反电动势积分曲线的平移时刻以及与平移时刻对应的累计平移量，分别拟合出与三条一次曲线，三个相位的反电动势积分曲线都各自对应着一条一次曲线，通过将每一相位的反电动势积分曲线减去与该相位对应的一次曲线，来抵消反电动势观测值累积误差的一次分量。
[0129]
一个示例中，将步骤203中记录的k个平移a相位反电动势积分曲线的时刻t
a1
…
t
ak
和每个时刻对应的累计平移量δ
ea1
...δ
eak
，分别转化成矩阵形式，记为：
[0130][0131][0132]
其中，xa为平移a相位反电动势积分曲线的时刻构成的矩阵，ya为a相位反电动势积分曲线的累计平移量构成的矩阵。
[0133]
根据上述xa矩阵、ya矩阵可以拟合出一条与a相位对应的一次曲线，并且可以求得该一次曲线的系数为：
[0134][0135]
其中，ka为与a相位对应的一次曲线的一次项系数，ba为与a相位对应的一次曲线的常数项。
[0136]
进而可以通过将a相位反电动势积分曲线减掉这一条与a相位对应的一次曲线的方法，来抵消a相位反电动势积分观测值累积误差的一次分量：
[0137]
[0138]
一个示例中，将步骤203中记录的k个平移b相位反电动势积分曲线的时刻t
b1
...t
bk
和累计平移量δe
b1
...δ
ebk
，分别转化成矩阵形式，记为：
[0139][0140][0141]
其中，xb为平移b相位反电动势积分曲线的时刻构成的矩阵，yb为b相位反电动势积分曲线的累计平移量构成的矩阵。
[0142]
基于上述xb矩阵、yb矩阵可以拟合出一条与b相位对应的一次曲线，并且可以求得该一次曲线的系数分别为：
[0143][0144]
其中，kb为与b相位对应的这条一次曲线的一次项系数，bb为与b相位对应的这条一次曲线的常数项。
[0145]
进而可以通过将b相位反电动势积分曲线减掉这一条与b相位对应的一次曲线的方法，来抵消b相位反电动势积分观测值累积误差的一次分量：
[0146][0147]
一个示例中，将步骤203中记录的k个平移c相位反电动势积分曲线的时刻t
c1
...t
ck
和累计平移量δ
ec1
...δ
eck
，分别转化成矩阵形式，记为：
[0148][0149][0150]
其中，xc为平移c相位反电动势积分曲线的时刻构成的矩阵，yc为c相位反电动势积分曲线的累计平移量构成的矩阵。
[0151]
基于上述xc矩阵、yc矩阵可以拟合出一条与c相位相对应的一次曲线，并且可以求得该一次曲线的系数分别为：
[0152][0153]
其中，kc为与c相位对应的这条一次曲线的一次项系数，bc为与c相位对应的这条一次曲线的常数项。
[0154]
进而可以通过将c相位反电动势积分曲线减掉这一条与c相位对应的一次曲线的方法，来抵消c相位反电动势积分观测值累积误差的一次分量：
[0155][0156]
205、三相绕组的相位个数为三个；对各相位的反电动势积分曲线进行坐标系转换，得到两相坐标系下的反电动势积分的分析曲线。
[0157]
示例性地，三相绕组的相位个数为三个，对处理后的静止坐标系下的三个相位的反电动势积分曲线进行坐标系转换，得到两相坐标系下的反电动势积分的分析曲线。
[0158]
一个示例中，将三相静止坐标系下的三个相位的反电动势积分曲线经过clark变换转换到两相静止坐标系下，得到两相坐标系下的反电动势积分的分析曲线：
[0159][0160][0161]
其中，e
bα
为两相静止坐标系下α相位反电动势分析值，e
bβ
为两相静止坐标系下β相反电动势分析值。
[0162]
206、采用反正切函数对两相坐标系下的反电动势积分的分析曲线进行处理，根据各相位的处理后的连动曲线，得到每一时刻下的动子的预测位置。
[0163]
示例性地，根据每一相位的连动曲线所表征的动子位置与三相静止坐标系下每一相位反电动势积分曲线的关系，以及三相静止坐标系下的反电动势积分曲线与两相静止坐标系下反电动势积分的分析曲线的转换关系，可以得到两相坐标系下的反电动势积分的分析曲线与动子位置之间的关系，利用反正切函数对两相坐标系下的反电动势积分的分析曲线进行处理，可以得到每一时刻下动子的预测位置。
[0164]
一个示例中，使用反正切函数对两相坐标系下的反电动势积分的分析曲线进行处理，结合每一相位的连动曲线所表征的动子位置与三相静止坐标系下每一相位反电动势积分曲线的关系，可以反求出动子t时刻下的预测位置(可以为任意大于等于零的数值，不同的t的值表征不同的时刻)：
[0165][0166]
其中，为t时刻下动子的预测位置，τ为电机的节距，e
bα
为两相静止坐标系下α相反电动势分析值，e
bβ
为两相静止坐标系下β相反电动势分析值。
[0167]
207、根据相邻时刻下的动子的预测位置、以及电机的节距，确定相邻时刻中后一时刻的动子位置。
[0168]
一个示例中，步骤207包括以下步骤：
[0169]
确定根据相邻时刻中前一时刻的动子的预测位置、预设参数值两者的差值，其中，预设参数值为电机的节距的1/2；若确定相邻时刻中后一时刻的动子的预测位置小于差值，则确定相邻时刻中后一时刻的动子位置为后一时刻的动子的预测位置与电机的节距之和。
[0170]
确定根据相邻时刻中前一时刻的动子的预测位置、预设参数值两者之和，得到计算值；若确定相邻时刻中后一时刻的动子的预测位置大于计算值，则确定相邻时刻中后一时刻的动子位置为后一时刻的动子的预测位置与电机的节距之差。
[0171]
示例性地，通过反正切函数求动子的预测位置的原理在于根据正切函数值反求出动子的预测角位置，再将动子的预测角位置转换成动子的预测位置，在这个过程中，由于正切函数的周期是π，而角度在0到2π内变化，所以利用反正切函数的是不能得出一个确切的
动子的角位置的，从而不能得出真实的动子的预测位置，所以需要根据位置的连续性求出真实的位置。
[0172]
一个示例中，由于动子的位置是随着时间变化而变化的，可以根据相邻时刻动子位置的变化情况判断动子的真实位置。确定相邻时刻中前一时刻的动子的预测位置、预设参数值两者之间的差值，如果相邻时刻中后一时刻的动子的预测位置小于该差值，则确定相邻时刻中后一时刻的动子真实位置为该时刻动子的预测位置与电机的节距之和。其中，预设参数值为电机的节距的1/2值。
[0173]
这个过程可以用数学表达式表达为：
[0174]
如果
[0175][0176]
则
[0177][0178]
其中，为相邻时刻中后一时刻动子的预测位置，为为相邻时刻中前一时刻动子的预测位置，τ为电机的节距。
[0179]
一个示例中，将相邻时刻中前一时刻的动子的预测位置、预设参数值两者相加，得到一个计算值；如果相邻时刻中后一时刻的动子的预测位置大于该计算值，则确定相邻时刻中后一时刻的动子的真实位置为该时刻动子的预测位置减去电机的节距。其中，预设参数值为电机的节距的1/2。这个过程可以用数学表达式表达为：
[0180]
如果：
[0181][0182]
则
[0183][0184]
其中，为相邻时刻中后一时刻动子的预测位置，为为相邻时刻中前一时刻动子的预测位置，τ为电机的节距。
[0185]
208、根据解算出的电机的动子位置，对电机进行闭环控制。
[0186]
示例性地，本步骤参见步骤104，不再赘述。
[0187]
本实施例中，在上述实施例的基础上，将累积误差的抵消处理分成了两部分：通过平移反电动势积分曲线的方法来抵消累积误差的零次分量：如果任意两个相位的反电动势积分的积分曲线有交叉点，则对另一相位的反电动势积分的积分曲线进行平移处理，并且记录该另一相位的累计平移量和当前的平移时刻；再通过记录的每一相位的累计平移量以及平移时刻拟合出三条与分别每一相位相对应的一次曲线，通过将每一相位的反电动势积分曲线减去与之对应的一次曲线以抵消累计误差的一次分量。将处理后的三相静止坐标系下三相绕组的三个相位的连动曲线中已经不包含累积误差，此时将三相静止坐标系下的反电动势积分曲线转换到两相静止坐标系下，结合处理后的连动曲线运用反正切函数求得动子的预测位置；由于动子的位置是随着时间变化而变化的，可以根据相邻时刻动子位置的变化情况判断动子的真实位置。确定相邻时刻中前一时刻的动子的预测位置、预设参数值两者之间的差值，如果相邻时刻中后一时刻的动子的预测位置小于该差值，则确定相邻时
刻中后一时刻的动子真实位置为该时刻动子的预测位置与电机的节距之和；将相邻时刻中前一时刻的动子的预测位置、预设参数值两者相加，得到一个计算值；如果相邻时刻中后一时刻的动子的预测位置大于该计算值，则确定相邻时刻中后一时刻的动子的真实位置为该时刻动子的预测位置减去电机的节距。其中，预设参数值为电机的节距的1/2值。最后根据解算出的电机的动子位置，对电机进行闭环控制。在这个过程中，动子位置的确定不受动子速度的影响，在动子速度变小或者为零时都可以获得动子的位置，并且抵消了反电动势积分观测值的累积误差，确保了动子位置的高精确性，进而完成电机的闭环控制。
[0188]
图4为本技术实施例提供的一种电机的闭环控制装置的结构示意图，如图4所示，该装置包括：
[0189]
获取单元31，用于获取电机的三相绕组的每一相位的反电动势积分的积分曲线，其中，每一相位的反电动势积分表征每一相位下的反电动势积分的观测值。
[0190]
建立单元32，用于建立每一相位的反电动势积分曲线与动子位置之间的连动曲线，连动曲线中包括反电动势积分的观测值的累积误差。
[0191]
处理单元33，用于根据每一相位的反电动势积分的积分曲线抵消累积误差，得到每一相位的处理后的连动曲线。
[0192]
解算单元34，用于根据各相位的处理后的连动曲线，解算出电机的动子位置。
[0193]
控制单元35，用于根据解算出的电机的动子位置，对电机进行闭环控制。
[0194]
图5为本技术实施例提供的另一种电机的闭环控制装置的结构示意图，在图4所示实施例的基础上，如图5所示，该装置包括：
[0195]
一个示例中，建立单元32，具体用于：
[0196]
根据预设的电机模型、预设的电压电流采集误差模型、以及每一相位的反电动势积分的观测值，建立每一连动曲线。
[0197]
一个示例中，连动曲线与以下参数有关：反电动势积分的观测值、动子位置、预设的标定常数以及电机的节距。
[0198]
其中，标定常数为依据电机的主磁通幅值、电机磁场线圈的绕组匝数、电机的节距所确定的。
[0199]
一个示例中，三相绕组的相位个数为三个；处理单元33，包括：
[0200]
平移子单元331，用于若确定任意两个相位的反电动势积分的积分曲线有交叉点，则对另一相位的反电动势积分的积分曲线进行平移处理，得到该另一相位的累计平移量和当前的平移时刻，以抵消该另一相位的反电动势积分的积分曲线的累计误差。
[0201]
消减子单元332，用于根据每一相位的累计平移量和各平移时刻，得到每一相位的一次曲线；并将每一相位的反电动势积分的积分曲线减去每一相位的一次曲线，以抵消每一相位的积分误差的一次分量，得到每一相位的处理后的连动曲线。
[0202]
一个示例中，平移子单元331，包括：
[0203]
第一平移模块3311，用于若确定任意两个相位的反电动势积分的积分曲线有交叉点、且另一相位的反电动势积分的积分曲线位于交叉点的上方，则将另一相位的反电动势积分的积分曲线的高度平移至预设的标定常数所表征的位置处。
[0204]
第二平移模块3312，用于若确定任意两个相位的反电动势积分的积分曲线有交叉点、且另一相位的反电动势积分的积分曲线位于交叉点的下方，则将另一相位的反电动势
积分的积分曲线的高度平移至预设的标定常数的相反数所表征的位置处。
[0205]
其中，标定常数为依据电机的主磁通幅值、电机磁场线圈的绕组匝数、电机的节距所确定的。
[0206]
一个示例中，三相绕组的相位个数为三个；解算单元34，包括：
[0207]
转换子单元341，用于对各相位的反电动势积分曲线进行坐标系转换，得到两相坐标系下的反电动势积分的分析曲线。
[0208]
处理子单元342，用于采用反正切函数对每一时刻下两相坐标系下的反电动势积分的分析值进行处理，根据各相位的处理后的连动曲线，得到每一时刻下的动子的预测位置。
[0209]
第一确定子单元343，用于根据相邻时刻下的动子的预测位置、以及电机的节距，确定相邻时刻中后一时刻的动子位置。
[0210]
一个示例中，第一确定子单元343，包括：
[0211]
第一计算模块3431，用于确定根据相邻时刻中前一时刻的动子的预测位置、预设参数值两者的差值，其中，预设参数值为电机的节距的1/2。
[0212]
第一确定模块3432，用于若确定相邻时刻中后一时刻的动子的预测位置小于差值，则确定相邻时刻中后一时刻的动子位置为后一时刻的动子的预测位置与电机的节距之和。
[0213]
第二计算模块3433，用于确定根据相邻时刻中前一时刻的动子的预测位置、预设参数值两者之和，得到计算值。
[0214]
第二确定模块3434，用于若确定相邻时刻中后一时刻的动子的预测位置大于计算值，则确定相邻时刻中后一时刻的动子位置为后一时刻的动子的预测位置与电机的节距之差。
[0215]
一个示例中，获取单元31，包括：
[0216]
获取子单元311，用于获取三相绕组的每一相位的电压电流信号，其中，电压电流信号中包括电流值和电压值。
[0217]
第二确定子单元312，用于根据每一相位的电压电流信号中的电流值和电压值、以及电机磁场线圈的有效长度，确定每一相位在的反电动势。
[0218]
建立子单元313，用于根据每一相位的反电动势，建立每一相位的积分曲线。
[0219]
图6为本技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图，如图6所示，电子设备包括：存储器51，处理器52，输入单元53，输出单元54。
[0220]
存储器51，用于存储处理器52可执行指令的存储器。
[0221]
处理器52被配置为执行如上述实施例提供的方法。
[0222]
输入单元53，用于检测电压电流。
[0223]
输出单元54，用于输出对应的电信号驱动电机。
[0224]
本技术实施例还提供了一种非临时性计算机可读存储介质，当该存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行上述实施例提供的方法。
[0225]
本技术实施例还提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品包括：计算机程序，计算机程序存储在可读存储介质中，电子设备的至少一个处理器可以从可读存储介质读取计算机程序，至少一个处理器执行计算机程序使得电子设备执行上述任一实施例提供的方
案。
[0226]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本技术的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。
[0227]
应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求书来限制。