电机的控制方法、电机的控制装置及电机的控制模块与流程

1.本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种电机的控制方法、电机的控制装置及电机的控制模块。


背景技术：

2.电机(electric machinery)，俗称马达，是指根据电磁感应定律原理，将电能转换为机械能的一种电磁装置，主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源，被广泛应用于交通运输、消费电子、信息处理等技术领域，为实现高性能的电机控制，精确的电机电流信息是必不可少的。通常电机包括对电机进行控制的控制模块，控制模块可以为mcu(microcontroller unit，微控制单元)芯片。
3.目前，采集电流信息比较常用的方案是：通过搭建硬件调理电路，对电机的电流信号进行处理，将处理后得到的电流信号直接输入至mcu芯片中的adc(analogue-to-digital conversion，模数转换)模块中。而用于采样电流信息的mcu芯片通常都存在一个温漂问题，即mcu芯片每升温一度，adc模块采集的采样值会相比正常值增大或减小一定的值，由于mcu芯片刚上电时温度不高，在电机运行一段时间后，mcu芯片温度升高，mcu芯片采集的零飘值与实时adc值不在一个温度坐标下。这最终会导致电流波形存在异常波动、电流数据异常，影响控制效果。
4.可见，现有的电机控制方法，由于mcu芯片的温漂，导致电流数据异常，影响电机的控制效果。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术实施例的目的是提供一种电机的控制方法、电机的控制装置及电机的控制模块，能够解决现有由于mcu芯片的温漂，导致电流数据异常的问题。
6.为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：
7.第一方面，本技术实施例提供了一种电机的控制方法，应用于电机的控制模块，所述控制模块与电压输出模块连接，所述电压输出模块用于向所述控制模块输出校准电压，所述方法包括：
8.当所述电机处于静止状态时，采集所述电机的电流的零漂值及所述校准电压的采样值；
9.所述电机处于工作状态时，获取所述电机的电流的adc数据及所述校准电压的adc数据；
10.基于所述校准电压的采样值和所述校准电压的adc数据，得到第一温漂值；
11.基于所述电流的adc数据、所述电流的零漂值及第一温漂值，计算所述电流的实际值；
12.基于所述电流的实际值控制所述电机。
13.根据本技术公开的一种具体实施方式，所述方法还包括：
14.对所述第一温漂值进行数字低通滤波处理，得到第二温漂值；
15.所述基于所述电流的adc数据、所述电流的零漂值及所述第一温漂值，计算所述电流的实际值，包括：
16.基于所述电流的adc数据、所述电流的零漂值及所述第二温漂值，利用预设公式计算所述电流的实际值。
17.根据本技术公开的一种具体实施方式，所述电机包括三相电机，所述预设公式为：
18.ia＝k*(i
a-i
a0
'-i
t
')；
19.ib＝k*(i
b-i
b0
'-i
t
')；
20.ic＝-(ia ib)；
21.其中，ia表示第一相电流的实际值，ib表示第二相电流的实际值，ic表示第三相电流的实际值，ia表示第一相电流的adc数据，ib表示第一相电流的adc数据，i
a0
'表示第一相电流的零漂值，i
b0
'表示第二相电流的零漂值，i
t
'表示第二温漂值，k表示电流的adc值与实际值之间的对应关系系数。
22.根据本技术公开的一种具体实施方式，所述数字低通滤波处理通过下述公式实现：
23.y(n)＝q*x(n) (1-q)*y(n-1)；
24.其中，y(n)表示输出，x(n)表示输入，y(n-1)表示上一次的输出，q表示滤波系数，取值范围为0至1。
25.根据本技术公开的一种具体实施方式，所述电机包括三相电机，所述基于所述电流的实际值控制所述电机，包括：
26.对所述电流的实际值进行坐标变换，得到所述电流的变换值，并通过所述电流的变换值控制所述电机，其中，所述坐标变换包括clark变换和park变换。
27.根据本技术公开的一种具体实施方式，所述电压输出模块包括电源端、第一电阻、第二电阻、第三电阻、静电二极管、电容；所述电源端依次通过所述第一电阻、所述第二电阻接地；所述第三电阻的一端连接所述第一电阻与所述第二电阻之间的节点，所述第三电阻的另一端连接至所述控制模块的adc采样引脚，所述第三电阻的另一端还通过所述电容接地；所述静电二极管与所述第二电阻并联。
28.第二方面，本技术实施例提供了一种电机的控制装置，应用于电机的控制模块，所述控制模块与电压输出模块连接，所述电压输出模块用于向所述控制模块输出校准电压，所述装置包括：
29.采集模块，用于当所述电机处于静止状态时，采集所述电机的电流的零漂值及所述校准电压的采样值；
30.获取模块，用于所述电机处于工作状态时，获取所述电机的电流的adc数据及所述校准电压的adc数据；
31.第一温漂值得到模块，用于基于所述校准电压的采样值和所述校准电压的adc数据，得到第一温漂值；
32.计算模块，用于基于所述电流的adc数据、所述电流的零漂值及第一温漂值，计算所述电流的实际值；
33.控制模块，用于基于所述电流的实际值控制所述电机。
34.根据本技术公开的一种具体实施方式，所述装置还包括：
35.第二温漂值得到模块，用于对所述第一温漂值进行数字低通滤波处理，得到第二温漂值；
36.所述计算模块，还用于基于所述电流的adc数据、所述电流的零漂值及所述第二温漂值，利用预设公式计算所述电流的实际值。
37.第三方面，本技术实施例提供了一种电机的控制模块，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如第一方面所述的方法的步骤。
38.第四方面，本技术实施例提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如第一方面所述的方法的步骤。
39.本技术的上述实施例提供的电流的控制方法、电流的控制装置及电流的控制模块，所述控制模块与电压输出模块连接，所述电压输出模块用于向所述控制模块输出校准电压，所述方法包括：当所述电机处于静止状态时，采集所述电机的电流的零漂值及所述校准电压的采样值；当所述电机处于工作状态时，获取所述电机的电流的adc数据及所述校准电压的adc数据；基于所述校准电压的采样值和所述校准电压的adc数据，得到第一温漂值；基于所述电流的adc数据、所述电流的零漂值及第一温漂值，计算所述电流的实际值；基于所述电流的实际值控制所述电机。这样，通过增加为控制模块提供校准电压的电压输出模块，对校准电压采样并计算得到温漂值，基于获取的电流的adc数据、零漂值以及温漂值，即可得到电流的实际值，电流的实际值去除了零漂以及温漂的影响，提高了电流数据的精确度。
附图说明
40.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。
41.图1示出了本技术实施例提供的一种电机的控制方法的流程图；
42.图2示出了本技术实施例提供的一种电压输出模块的结构示意图；
43.图3示出了本技术实施例提供的一种电机的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
45.通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先
排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
47.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
48.除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
49.请参阅图1，图1为本技术实施例提供的电机的控制方法的流程图，本技术实施例提供的电机的控制方法，应用于电机的控制模块，所述控制模块与电压输出模块连接，所述电压输出模块用于向所述控制模块输出校准电压。如图1所示，该方法包括以下步骤：
50.步骤101、当所述电机处于静止状态时，采集所述电机的电流的零漂值及所述校准电压的采样值。
51.具体的，当包括电机的设备上电、电机未开始工作时，电机处于静止状态，控制模块通过adc模块采集电机的电流的零漂值及校准电压的采样值。
52.电压输出模块输出的校准电压的电压值应在所述控制模块的adc模块的可输入电压范围的中间值的预设范围内。例如，adc模块的可输入电压范围为0-3.3v，那么电压输出模块输出的校准电压的范围可以为0.5-2.5v，优选地，电压输出模块输出的校准电压为1.5v。可以理解的是，将电压输出模块输出的校准电压设置为范围的中间值，使得后续采集的温漂数据范围更大，且对所述adc模块具有保护效果，提高了设备的稳定性。
53.请一并参阅图2，图2示出了本技术实施例提供的一种电压输出模块200的结构示意图。所述电压输出模块200包括电源端vdd、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、静电二极管d、电容c；所述电源端vdd依次通过所述第一电阻r1、所述第二电阻r2接地；所述第三电阻r3的一端连接所述第一电阻r1与所述第二电阻r2之间的节点，所述第三电阻r3的另一端连接至所述控制模块300的adc采样引脚，所述第三电阻r3的另一端还通过所述电容c接地；所述静电二极管d与所述第二电阻r2并联。本技术提供的电压输出模块200可以输出稳定的2.5v校准电压。
54.可以理解的是，电压输出模块的电路结构可以根据实际需求设定，在此不做限定。
55.步骤102、所述电机处于工作状态时，获取所述电机的电流的adc数据及所述校准电压的adc数据。
56.具体的，当电机开始工作、处于工作状态时，控制模块通过adc模块获取电机的电流的adc数据及所述校准电压的adc数据。
57.可以理解的是，电机的状态在工作状态和静止状态之间切换。当电机的状态由工作状态切换为静止状态时，采集并更新所述电机的电流的零漂值及所述校准电压的采样值，使得当电机的状态再次由静止状态切换为工作状态时，可以得到更加准确的数据。
58.步骤103、基于所述校准电压的采样值和所述校准电压的adc数据，得到第一温漂值。
59.具体的，根据温漂特性，同一个控制模块上的adc模块温漂值是相同的，通过所述
校准电压的adc数据减去所述校准电压的采样值，即可得到第一温漂值。
60.步骤104、基于所述电流的adc数据、所述电流的零漂值及第一温漂值，计算所述电流的实际值。
61.具体的，可以根据公式i＝k*(i
1-i0'-i
t
)，计算所述电流的实际值。其中，i表示电流的实际值，i1表示电流的adc数据，i0'表示电流的零漂值，i
t
表示第一温漂值，k表示电流的adc值与实际值之间的对应关系系数。由于控制模块采集的电流的adc值与实际值之间存在预设的放大或缩小关系，因此在计算时，将电流的adc数据减去电流的零漂值以及第一温漂值之后，再乘以电流的adc值与实际值之间的对应关系系数k，即可得到电流的实际值。
62.步骤105、基于所述电流的实际值控制所述电机。
63.具体的，通过上述步骤得到电机的实际值后，基于所述电流的实际值控制所述电机。由于排除了零漂和温漂带来的影响，使得得到的电机的实际值精确度高，提高了电机的控制效果。
64.一种可选的实施方式中，所述电机包括三相电机时，步骤105，包括：
65.对所述电流的实际值进行坐标变换，得到所述电流的变换值，并通过所述电流的变换值控制所述电机，其中，所述坐标变换包括clark变换和park变换。
66.具体的，三相abc坐标系下的交流信号在经过clark变换和park变换后，被转化为两相旋转坐标系下的直流信号，减少了变量的个数，从而简化了三相电流的计算。
67.一种可选的实施方式中，所述方法还包括：
68.对所述第一温漂值进行数字低通滤波处理，得到第二温漂值；
69.进而，步骤104包括：
70.基于所述电流的adc数据、所述电流的零漂值及所述第二温漂值，利用预设公式计算所述电流的实际值。
71.具体的，由于第一温漂值可能存在电压采样噪音，因此，对第一温漂值进行数字低通滤波处理，从而过滤掉电压采样噪音，提高了温漂值的准确度。
72.所述数字低通滤波处理可以通过下述公式实现：
73.y(n)＝q*x(n) (1-q)*y(n-1)；
74.其中，y(n)表示输出，x(n)表示输入，y(n-1)表示上一次的输出，q表示滤波系数，取值范围为0至1。
75.可以理解的是，本技术采用一阶低通滤波算法实现数字低通滤波，还可以采用其他方式实现，在此不做限定。
76.进一步的，可以根据公式i＝k*(i
1-i0'-i
t
')，计算所述电流的实际值。其中，i表示电流的实际值，i1表示电流的adc数据，i0'表示电流的零漂值，i
t
'表示第二温漂值，k表示电流的adc值与实际值之间的对应关系系数。由于控制模块采集的电流的adc值与实际值之间存在预设的放大或缩小关系，因此在计算时，将电流的adc数据减去电流的零漂值以及第二温漂值之后，再乘以电流的adc值与实际值之间的对应关系系数k，即可得到电流的实际值。
77.在此基础上，一种可选的实施方式中，所述电机包括三相电机，所述预设公式为：
78.ia＝k*(i
a-i
a0
'-i
t
')；
79.ib＝k*(i
b-i
b0
'-i
t
')；
80.ic＝-(ia ib)；
81.其中，ia表示第一相电流的实际值，ib表示第二相电流的实际值，ic表示第三相电流的实际值，ia表示第一相电流的adc数据，ib表示第一相电流的adc数据，i
a0
'表示第一相电流的零漂值，i
b0
'表示第二相电流的零漂值，i
t
'表示第二温漂值，k表示电流的adc值与实际值之间的对应关系系数。
82.具体的，由于控制模块采集的电流的adc值与实际值之间存在预设的放大或缩小关系，因此在计算时，需要将第一相电流的adc数据减去第一相电流的零漂值以及第二温漂值之后，再乘以电流的adc值与实际值之间的对应关系系数k，即可得到第一相电流的实际值。采用相同的方法计算第二相电流，在此不再赘述。
83.同时，由于三相电机的第三相电流ic可以通过基尔霍夫电流定律计算得到，因此，在步骤101和步骤102中，只需要采集三相电流中的其中两相电流，在计算出这两相电流后相加后取负数，即可得到第三相电流，从而降低了数据的处理量。可以理解的是，第三相电流也可以采用与第一相电流相同的计算方式。
84.本技术实施例中提供的电流的控制方法，应用于电机的控制模块，所述控制模块与电压输出模块连接，所述电压输出模块用于向所述控制模块输出校准电压，所述方法包括：当所述电机处于静止状态时，采集所述电机的电流的零漂值及所述校准电压的采样值；当所述电机处于工作状态时，获取所述电机的电流的adc数据及所述校准电压的adc数据；基于所述校准电压的采样值和所述校准电压的adc数据，得到第一温漂值；基于所述电流的adc数据、所述电流的零漂值及第一温漂值，计算所述电流的实际值；基于所述电流的实际值控制所述电机。这样，通过增加为控制模块提供校准电压的电压输出模块，对校准电压采样并计算得到温漂值，基于获取的电流的adc数据、零漂值以及温漂值，即可得到电流的实际值，电流的实际值去除了零漂以及温漂的影响，提高了电流数据的精确度。
85.与上述方法实施例相对应，请参见图3，图3为本技术实施例提供的电机的控制装置的结构示意图，本技术实施例提供的电机的控制装置应用于电机的控制模块，所述控制模块与电压输出模块连接，所述电压输出模块用于向所述控制模块输出校准电压。如图2所示，电机的控制装置1000包括：
86.采集模块1001，用于当所述电机处于静止状态时，采集所述电机的电流的零漂值及所述校准电压的采样值；
87.获取模块1002，用于所述电机处于工作状态时，获取所述电机的电流的adc数据及所述校准电压的adc数据；
88.第一温漂值得到模块1003，用于基于所述校准电压的采样值和所述校准电压的adc数据，得到第一温漂值；
89.计算模块1004，用于基于所述电流的adc数据、所述电流的零漂值及第一温漂值，计算所述电流的实际值；
90.控制模块1005，用于基于所述电流的实际值控制所述电机。
91.可选的，电机的控制装置1000还包括：
92.第二温漂值得到模块，用于对所述第一温漂值进行数字低通滤波处理，得到第二温漂值；
93.计算模块1004，还用于基于所述电流的adc数据、所述电流的零漂值及所述第二温漂值，利用预设公式计算所述电流的实际值。
94.本技术实施例提供的电机的控制装置能够实现图1的方法实施例中电机的控制方法的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
95.可选的，本技术实施例还提供一种电机的控制模块，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有程序或指令，该程序或指令被处理器执行时实现上述电机的控制方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
96.可选的，本技术实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序或指令，该程序或指令被处理器执行时实现上述电机的控制方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
97.其中，所述处理器为上述实施例中所述的电机的控制模块中的处理器。所述可读存储介质，包括计算机可读存储介质，如计算机只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等。
98.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
99.另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。
100.所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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或者该技术方案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中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
101.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。