电机控制方法、装置、计算机设备、存储介质
文献发布时间:2024-04-18 19:58:26
技术领域
本申请涉及电机运动技术领域,特别是涉及一种电机控制的方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。
背景技术
随着电机技术的发展,越来越多机器或设备的运行需要电机提供动力,比如,应用在呼吸机中的电机,呼吸机通过气体的压力差辅助病人通气。因此,需要控制电机的运动通过风机向病人输送合适风量和风压的气体。现有的电机控制方法是根据设定的风量和风压控制电机的转速,然而,现有的电机控制方法在病人呼吸压力发生变化时电机不能及时响应并调整输出气体的风量和风压,存在电机响应效率低的问题。
发明内容
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种能够提高电机响应效率的电机控制方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
第一方面,本申请提供了一种电机控制方法。所述方法包括:
获取呼吸压力参数,基于呼吸压力参数与预设参考呼吸压力参数进行差异计算,得到呼吸压力误差信息;
基于呼吸压力误差信息对呼吸压力参数进行压力参数调整,得到目标呼吸压力参数;
基于预设转速映射关系查找目标呼吸压力参数对应的目标执行转速,基于目标执行转速获取对应的参考电流参数;
获取电机对应的当前电流参数,计算当前电流参数与参考电流参数之间的误差,得到电流误差信息;
基于电流误差信息对电机对应的控制参数进行控制参数调整,得到电机对应的目标控制参数;
基于目标控制参数对电机进行控制,以使电机进行运动并达到目标执行转速。
在其中一个实施例中,基于呼吸压力误差信息对呼吸压力参数进行压力参数调整,得到目标呼吸压力参数,包括:
获取历史时间对应的历史呼吸压力误差信息,计算历史呼吸压力误差信息与呼吸压力误差信息的变化程度,得到呼吸压力误差变化信息;
基于呼吸压力误差变化信息对呼吸压力参数进行呼吸压力参数更新,得到目标呼吸压力参数。
在其中一个实施例中,基于呼吸压力误差变化信息对呼吸压力参数进行呼吸压力参数更新,得到目标呼吸压力参数,包括:
将呼吸压力误差变化信息进行模糊推理,得到目标控制系数;
使用目标控制系数对呼吸压力误差信息进行加权计算,得到目标呼吸压力参数。
在其中一个实施例中,获取电机对应的当前电流参数,计算当前电流参数与参考电流参数之间的误差,得到电流误差信息,包括:
将当前电流参数进行线性变换计算,得到目标电流参数;
基于目标电流参数与参考电流参数进行误差计算,得到电流误差信息。
在其中一个实施例中,基于电流误差信息进行对电机对应的控制参数进行控制参数调整,得到电机对应的目标控制参数,包括:
计算电流误差信息对应的调节参数,基于调节参数进行线性组合生成第一电压参数;
基于第一电压参数进行线性逆变换计算,得到第二电压参数;
基于第二电压参数进行三相电压参数转换,得到目标电压参数;
基于目标电压参数进行参数编码计算,得到目标控制参数。
在其中一个实施例中,获取呼吸压力参数,包括:
获取第一压力传感器对应的第一压力信息和第二压力传感器对应的第二压力信息;
计算第一压力信息和第二压力信息之间的误差,得到压力信息误差,基于压力信息误差计算得到当前呼吸流速信息;
基于当前呼吸流速信息进行压力参数转换,得到呼吸压力参数。
第二方面,本申请还提供了一种电机控制装置。所述装置包括:
压力误差计算模块,用于获取呼吸压力参数,基于呼吸压力参数与预设参考呼吸压力参数进行差异计算,得到呼吸压力误差信息;
压力参数调整模块,用于基于呼吸压力误差信息对呼吸压力参数进行压力参数调整,得到目标呼吸压力参数;
转速映射模块,用于基于预设转速映射关系查找目标呼吸压力参数对应的目标执行转速,基于目标执行转速获取对应的参考电流参数;
电流误差计算模块,用于获取电机对应的当前电流参数,计算当前电流参数与参考电流参数之间的误差,得到电流误差信息;
控制参数调整模块,用于基于电流误差信息对电机对应的控制参数进行控制参数调整,得到电机对应的目标控制参数;
控制模块,用于基于目标控制参数对电机进行控制,以使电机进行运动并达到目标执行转速。
第三方面,本申请还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤:
获取呼吸压力参数,基于呼吸压力参数与预设参考呼吸压力参数进行差异计算,得到呼吸压力误差信息;
基于呼吸压力误差信息对呼吸压力参数进行压力参数调整,得到目标呼吸压力参数;
基于预设转速映射关系查找目标呼吸压力参数对应的目标执行转速,基于目标执行转速获取对应的参考电流参数;
获取电机对应的当前电流参数,计算当前电流参数与参考电流参数之间的误差,得到电流误差信息;
基于电流误差信息对电机对应的控制参数进行控制参数调整,得到电机对应的目标控制参数;
基于目标控制参数对电机进行控制,以使电机进行运动并达到目标执行转速。
第四方面,本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤:
获取呼吸压力参数,基于呼吸压力参数与预设参考呼吸压力参数进行差异计算,得到呼吸压力误差信息;
基于呼吸压力误差信息对呼吸压力参数进行压力参数调整,得到目标呼吸压力参数;
基于预设转速映射关系查找目标呼吸压力参数对应的目标执行转速,基于目标执行转速获取对应的参考电流参数;
获取电机对应的当前电流参数,计算当前电流参数与参考电流参数之间的误差,得到电流误差信息;
基于电流误差信息对电机对应的控制参数进行控制参数调整,得到电机对应的目标控制参数;
基于目标控制参数对电机进行控制,以使电机进行运动并达到目标执行转速。
第五方面,本申请还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品,包括计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤:
获取呼吸压力参数,基于呼吸压力参数与预设参考呼吸压力参数进行差异计算,得到呼吸压力误差信息;
基于呼吸压力误差信息对呼吸压力参数进行压力参数调整,得到目标呼吸压力参数;
基于预设转速映射关系查找目标呼吸压力参数对应的目标执行转速,基于目标执行转速获取对应的参考电流参数;
获取电机对应的当前电流参数,计算当前电流参数与参考电流参数之间的误差,得到电流误差信息;
基于电流误差信息对电机对应的控制参数进行控制参数调整,得到电机对应的目标控制参数;
基于目标控制参数对电机进行控制,以使电机进行运动并达到目标执行转速。
上述电机控制方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品,通过计算呼吸压力参数与预设参考呼吸压力参数的呼吸压力误差信息,能够在检测到当前的呼吸压力参数发生变化时快速响应并对呼吸压力参数进行调整,得到目标呼吸压力参数,并获取目标呼吸压力参数对应的目标执行转速。然后根据目标执行转速对应的参考电流参数与电机当前的电流参数进行比较,通过电流误差信息对电机对应的控制参数进行控制参数调整,得到电机对应的目标控制参数,使电机按照目标控制参数进行控制,达到目标执行转速。能够快速响应电流误差信息得到目标控制参数,并根据目标控制参数对电机进行控制,从而提高了电机的响应效率。
附图说明
图1为一个实施例中电机控制方法的应用环境图;
图2为一个实施例中电机控制方法的流程示意图;
图3为一个实施例中模糊PID控制算法的示意图;
图4为一个实施例中控制参数调整的流程示意图;
图5为一个实施例中FOC电机矢量控制算法的示意图;
图6为一个实施例中获取呼吸压力参数的流程示意图;
图7为一个实施例中电机控制方法的示意图;
图8为另一个实施例中电机控制方法的示意图;
图9为一个实施例中电机控制装置的结构框图;
图10为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
本申请实施例提供的电机控制方法,可以应用于如图1所示的应用环境中。其中,终端102与电机进行通信并控制电机。终端102获取呼吸压力参数,基于呼吸压力参数与预设参考呼吸压力参数进行差异计算,得到呼吸压力误差信息;终端102基于呼吸压力误差信息对呼吸压力参数进行压力参数调整,得到目标呼吸压力参数;终端102基于预设转速映射关系查找目标呼吸压力参数对应的目标执行转速,基于目标执行转速获取对应的参考电流参数;终端102获取电机对应的当前电流参数,计算当前电流参数与参考电流参数之间的误差,得到电流误差信息;终端102基于电流误差信息对电机对应的控制参数进行控制参数调整,得到电机对应的目标控制参数;终端102基于目标控制参数对电机进行控制,以使电机进行运动并达到目标执行转速。其中,终端102可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑、物联网设备和便携式可穿戴设备,物联网设备可为智能音箱、智能电视、智能空调、智能车载设备等。便携式可穿戴设备可为智能手表、智能手环、头戴设备等。
在一个实施例中,如图2所示,提供了一种电机控制方法,以该方法应用于图1中的终端为例进行说明,包括以下步骤:
步骤202,获取呼吸压力参数,基于呼吸压力参数与预设参考呼吸压力参数进行差异计算,得到呼吸压力误差信息。
其中,呼吸压力参数是指使用者呼吸时气体流动的压力参数,呼吸压力参数用于建立呼吸环境,该呼吸环境能够为使用者提供辅助呼吸。预设参考呼吸压力参数是指预先设置好的期望达到的呼吸压力参数,并且是满足使用者进行呼吸的呼吸压力参数。呼吸压力误差信息是指呼吸压力参数与预设参考呼吸压力参数的误差数据,表示呼吸压力参数与预设参考呼吸压力参数之间存在误差。
具体地,终端可以通过传感器获取当前的呼吸压力参数,传感器可以是安装在输送气体的管道中,经过管道的气体可以用于辅助使用者进行呼吸。然后终端可以从本地存储空间调用预先存储好的参考呼吸压力参数,终端也可以通过网络接收管理终端远程发送的参考呼吸压力参数。然后终端将呼吸压力参数与预设参考呼吸压力参数进行比较,得到呼吸压力误差信息。
步骤204,基于呼吸压力误差信息对呼吸压力参数进行压力参数调整,得到目标呼吸压力参数。
其中,压力参数调整是指根据呼吸压力误差信息更新呼吸压力参数的过程,使更新的呼吸压力参数趋近于参考呼吸压力参数,而减小或消除呼吸压力误差信息。目标呼吸压力参数是指调整后得到的呼吸压力参数。
具体地,终端在计算得到呼吸压力误差信息后,根据呼吸压力误差信息对呼吸压力参数进行更新计算,得到趋近于参考呼吸压力参数的目标呼吸压力参数,目标呼吸压力参数可以是为了减小或消除呼吸压力参数而计算得到的表示控制指示的数值。
步骤206,基于预设转速映射关系查找目标呼吸压力参数对应的目标执行转速,基于目标执行转速获取对应的参考电流参数。
其中,转速映射关系是指预先设置好的呼吸压力参数与电机的执行转速一一映射的关系。目标执行转速是指传感器检测到能达到目标呼吸压力参数时电机需要达到的转速。参考电流参数是指与目标执行转速具有物理对应关系的电流参数。
具体地,终端可以从存储空间中获取预先存储好的转速映射关系,包括不同呼吸压力参数对应的执行转速,并根据目标呼吸压力参数查找对应的目标执行转速。然后终端可以根据目标执行转速计算对应的参考电流参数,也可以调用预先设置好的执行转速与电流参数的映射关系,通过执行转速与电流参数的映射关系获取目标执行转速对应的参考电流参数。
步骤208,获取电机对应的当前电流参数,计算当前电流参数与参考电流参数之间的误差,得到电流误差信息。
具体地,终端可以向电机发送电流检测采集指令,并获取电机返回的在当前运行状态对应的电流参数,得到当前电流参数。然后将当前电流参数与参考电流参数进行比较,得到电流误差信息。
步骤210,基于电流误差信息对电机对应的控制参数进行控制参数调整,得到电机对应的目标控制参数。
其中,控制参数调整是指根据电流误差信息换算电机对应的控制参数的过程,使电机根据换算的控制参数进行运动的状态下减小或消除电流误差信息。目标控制参数是指控制电机进行运动的驱动参数。
具体地,终端可以通过预先设置好的控制参数调整算法使用电流误差信息对电机对应的控制参数进行控制参数调整,得到目标控制参数,终端使用目标控制参数驱动电机进行运动。
步骤212,基于目标控制参数对电机进行控制,以使电机进行运动并达到目标执行转速。
具体地,终端可以将目标控制参数发送给电机对应的驱动器,使驱动器根据目标控制参数驱动电机进行运动,并使电机运动的转速达到目标执行转速。
上述电机控制方法中,通过计算呼吸压力参数与预设参考呼吸压力参数的呼吸压力误差信息,能够在检测到当前的呼吸压力参数发生变化时快速响应并对呼吸压力参数进行调整,得到目标呼吸压力参数。获取目标呼吸压力参数对应的目标执行转速,然后根据目标执行转速对应的参考电流参数与电机当前的电流参数进行比较,通过电流误差信息对电机对应的控制参数进行控制参数调整,得到电机对应的目标控制参数,使电机按照目标控制参数进行控制,达到目标执行转速,能够快速响应电流误差信息得到目标控制参数,并根据目标控制参数对电机进行控制,从而提高了电机的响应效率。
在一个实施例中,步骤204,基于呼吸压力误差信息对呼吸压力参数进行压力参数调整,得到目标呼吸压力参数,包括:
获取历史时间对应的历史呼吸压力误差信息,计算历史呼吸压力误差信息与呼吸压力误差信息的变化程度,得到呼吸压力误差变化信息;
基于呼吸压力误差变化信息对呼吸压力参数进行呼吸压力参数更新,得到目标呼吸压力参数。
其中,历史呼吸压力误差信息是指历史时间的呼吸压力参数对应的呼吸压力误差信息,通过对电机的控制参数经过迭次调整后得到的呼吸压力参数与参考呼吸压力参数进行差异计算得到的。变化程度是指变化速度的大小。呼吸压力误差变化信息是指呼吸压力误差信息的变化速度的信息。呼吸压力参数更新是指对目标呼吸压力参数进行估算的过程。
具体地,终端获取在历史时间经过控制参数调整后检测到的历史呼吸压力参数,计算历史呼吸压力参数与参考呼吸压力参数之间的差异信息,得到历史呼吸压力误差信息。比如,当前时间为k时刻,历史时间为k-1时刻,计算k-1时刻和参考呼吸压力参数的差值,得到历史呼吸压力误差信息,然后计算k时刻和参考呼吸压力参数的差值,得到呼吸压力误差信息。然后计算历史呼吸压力误差信息与呼吸压力误差信息的变化率,得到呼吸压力误差变化信息。然后终端可以使用呼吸压力误差变化信息通过呼吸压力估算算法进行计算,得到目标呼吸压力参数。
本实施例中,通过使用呼吸压力误差信息的变化率计算目标呼吸压力参数,得到的目标呼吸压力参数更趋近于参考呼吸压力误差信息,从而对呼吸压力误差信息的调节更精确。
在一个实施例中,基于呼吸压力误差变化信息对呼吸压力参数进行呼吸压力参数更新,得到目标呼吸压力参数,包括:
将呼吸压力误差变化信息进行模糊推理,得到目标控制系数;
使用目标控制系数对呼吸压力误差信息进行加权计算,得到目标呼吸压力参数。
其中,模糊推理是指将呼吸压力误差变化信息作为模糊数据进行模糊数据转换的过程,用于计算目标控制系数。目标控制系数是指能够对呼吸压力误差信息进行调节得到目标呼吸压力参数的系数。
具体地,终端将呼吸压力误差变化信息进行模糊化,得到呼吸压力误差变化信息对应的模糊数据。然后调用预先存储的模糊规则表,通过模糊规则表获取与呼吸压力误差变化信息的模糊数据对应的控制参数的模糊数据。然后对控制参数的模糊数据进行清晰化计算,得到控制参数的模糊数据对应的具体数值,即目标控制系数。然后使用目标控制系数通过呼吸压力误差信息与呼吸压力参数的计算表达式对呼吸压力误差信息进行计算,得到目标呼吸压力参数。
在一个具体实施例中,终端可以使用模糊PID控制算法计算目标呼吸压力参数,如图3所示,提供一种模糊PID控制算法的示意图;终端计算呼吸压力误差信息E和历史呼吸压力误差信息的变化率,得到呼吸压力误差变化信息dE/dt,然后终端引入隶属度函数对呼吸压力误差变化信息进行模糊化得到对应的模糊数据,并计算模糊数据对应的隶属度。然后调用预先存储在规则库的模糊规则表进行模糊推理,模糊规则表可以是模糊PID控制算法中PID控制器的调节系数Kp(比例调节系数)、Ki(积分调节系数)、Kd(微分调节系数)与呼吸压力误差变化信息的模糊数据分别对应的模糊规则表,终端根据呼吸压力误差变化信息对应的模糊数据在PID控制器的调节系数分别对应的模糊规则表中获取各个调节系数对应的模糊数据,然后对各个调节系数对应的模糊数据进行清晰化计算,得到各个调节系数对应的具体数值,可以使用最大隶属度法、重心法和加权平均法进行清晰化计算。然后使用各个调节系数对应的具体数值按照PID控制器对应的计算表达式进行计算,该PID控制器中的控制对象为呼吸压力。然后终端将呼吸压力误差信息输入到PID控制器进行计算,输出为目标呼吸压力参数。终端根据目标呼吸压力参数对电机进行控制并采集呼吸压力参数的实时检测量作为模糊PID控制算法的反馈信息,终端通过模糊PID控制算法根据实时检测量继续计算新的目标呼吸压力参数,从而对电机进行下一轮的控制,使传感器检测到的呼吸压力参数始终维持在预设参考呼吸压力参数附近。
本实施例中通过使用模糊PID对呼吸压力参数变化信息进行响应,能快速计算得到目标呼吸压力参数,并根据呼吸压力参数控制电机运动输出的呼吸压力参数趋近于参考呼吸压力参数,从而提高了电机的响应效率。
在一个实施例中,获取电机对应的当前电流参数,计算当前电流参数与参考电流参数之间的误差,得到电流误差信息,包括:
将当前电流参数进行线性变换计算,得到目标电流参数;
基于目标电流参数与参考电流参数进行误差计算,得到电流误差信息。
其中,线性变换是指将非线性的当前电流参数转换为线性的参数,用于进行线性计算。目标电流参数是指经过线性变换计算后得到的线性形式的电流参数。电流误差信息是指目标电流参数与参考电流参数之间的差异信息,表示目标电流参数与参考电流参数之间存在误差。
具体地,当前电流参数可以是电机对应的相定子电流信号,终端将当前电流参数的相电流形式转换为线性形式,得到目标电流参数。然后终端将参考电流参数与线性形式的目标电流参数进行比较,得到电流误差信息。
在一个具体实施例中,终端测量得到电机对应的2相定子电流i
本实施例中,由于控制参数调节的输入数据是线性数据,因此需要将电流参数进行坐标变换,将3相定子电流先后进行Clark变换和Park变换,得到线性属性的目标电流参数i
在一个实施例中,如图4所示,提供一种控制参数调整的流程示意图;基于电流误差信息进行对电机对应的控制参数进行控制参数调整,得到电机对应的目标控制参数,包括:
步骤402,计算电流误差信息对应的调节参数,基于调节参数进行线性组合生成第一电压参数;
步骤404,基于第一电压参数进行线性逆变换计算,得到第二电压参数;
步骤406,基于第二电压参数进行三相电压参数转换,得到目标电压参数;
步骤408,基于目标电压参数进行参数调制计算,得到目标控制参数。
其中,调节参数是指电流误差信息对应的调节系数,用于计算电压参数。线性组合是指使用调节参数对电流误差信息进行电压参数转换的过程。第一电压参数是根据电流误差信息进行线性组合得到的电压参数,表示要施加到电机上的电压矢量。线性逆变换是指将第一电压参数逆变到静止参考坐标系的变换过程。第二电压参数是指静止参考坐标系下的正交电压值。三相电压参数转换是指将2相正交电压值逆变到3相电压值的转换过程。目标电压参数是指3相电压值。参数调制计算是指计算电机对应的PWM(Pulse WidthModulation,脉冲宽度调制)占空比值的过程。目标控制参数是指对电机进行控制的控制信号,该控制信号为PWM占空比值。
具体地,终端计算电流误差信息对应的调节参数,然后根据电流误差信息对应的调节参数进行线性组合生成第一电压参数,第一电压参数是线性的电压参数。比如,可以将电流误差信息输入到电压PI控制器输出第一电压参数,电压PI控制器通过计算电流误差信息对应的调节参数,包括比例调节系数和积分调节系数,然后将比例调节系数和积分调节系数进行线性组合,得到第一电压参数。然后终端将第一电压参数进行线性逆变换计算,终端可以使用Park逆变换进行线性逆变换计算,得到第二电压参数,第二电压参数是静止参考坐标系下的正压电压值。终端将第二电压参数件逆变换得到3相电压值,并使用3相电压值计算电机3相对应的PWM占空比值。终端根据得到的3相对应的PWM占空比值对电机的三相进行控制,使得电机进行运动并且达到目标执行转速。
在一个具体实施例中,终端可以使用FOC(Filed Oriented Control)电机矢量控制算法对电机进行控制。如图5所示,提供一种FOC电机矢量控制算法的示意图;终端通过3相电桥采集电机在当前时刻的3相定子电流中的i
然后终端再将i
终端将i
本实施例中,通过PI控制器使用电流误差信息和新的变换角θ作为PI控制器的输入,并根据PI控制器的输出对电机进行控制,实现对电机电流的闭环控制。然后将计算得到的电机转速ω和目标执行转速ωREF进行误差值计算,代入速度PI并将计算结果作为电流环的输入,实现了对电机的速度-电流的双闭环控制,从而提高了对电机控制的响应效率。
在一个实施例中,如图6所示,提供一种获取呼吸压力参数的流程示意图;获取呼吸压力参数,包括:
步骤602,获取第一压力传感器对应的第一压力信息和第二压力传感器对应的第二压力信息;
步骤604,计算第一压力信息和第二压力信息之间的误差,得到压力信息误差,基于压力信息误差计算得到当前呼吸流速信息;
步骤606,基于当前呼吸流速信息进行压力参数转换,得到呼吸压力参数。
其中,第一压力传感器和第二传感器是指在通风管道内部署的压力传感器。第一压力信息和第二压力信息是指第一传感器和第二传感器在当前时刻采集到的呼吸压力信息。压力信息误差是指第一传感器和第二传感器在当前时刻采集到的呼吸压力信息之间的差值。当前呼吸流速信息是指第一压力传感器和第二传感器之间的气体流速信息。
具体地,通风管道中预先部署有第一压力传感器和第二传感器,并且在第一压力传感器和第二传感器部署有气流阻力装置可以存在合适的气流阻力,通过该气流阻力装置可以形成压力差。终端获取第一压力传感器和第二传感器在当前时刻分别对应的第一压力信息和第二压力信息,并计算第一压力信息和第二压力信息之间的差值,得到压力信息误差。然后终端使用压力信息误差计算当前通过第一压力传感器和第二传感器的当前呼吸流速信息。终端再将计算得到的当前呼吸流速信息换算成压力信息,得到呼吸压力参数。
本实施例中,通风管道连接呼吸面罩,由于佩戴方式等原因会造成额外漏气,导致漏气后压力传感器采集到的呼吸压力参数会变小,通过压力信息误差计算得到当前呼吸流速信息的过程中能够去除额外漏气造成的呼吸压力参数变化,并且根据当前呼吸流速信息换算得到的呼吸压力参数更准确,从而提高了电机控制的准确性。
在一个具体实施例中,如图7所示,提供一种电机控制方法的示意图;电机控制方法可以应用于气体输送设备,比如呼吸机,包括主机、风机、通风管道、压力传感器、加湿器和面罩等。面罩连接在通风管道末端;主机可以作为终端,用于控制电机;风机通过电机控制进行旋转,用于将进气口处的气体输送到面罩端;加湿器用于增加输送到面罩端的气体的湿润度,符合使用者的呼吸要求。压力传感器包括第一压力传感器和第二压力传感器,第一压力传感器和第二压力传感器可以部署在进气口处同一水平面的位置,用于通过压力差检测通风管道内的呼吸压力参数,并可以在通风管道末端部署一个压力监测传感器,用于监测通风管道末端的呼吸压力参数,能够及时监测通风管道是否出现破损等异常情况。如图8所示,第一压力传感器和第二压力传感器也可以直接部署在通风管道末端接近同一水平面的位置,用于通过压力差检测通风管道末端的呼吸压力参数,同时可以监测通风管道是否出现破损等异常情况。第一压力传感器和第二压力传感器中间可以间隔20mm并存在合适的气流阻力,通过在第一压力传感器和第二压力传感器之间插入一个结构装置,形成两个压力传感器之间的气流阻力装置,并且通过该气流阻力装置形成压力差。
终端获取第一压力传感器和第二压力传感器在当前时刻对应的第一压力信息和第二压力信息,计算第一压力信息和第二压力信息之间的差值,得到压力信息误差。然后根据压力信息误差计算当前呼吸流速信息,并将当前呼吸流速信息换算成呼吸压力参数。然后终端计算呼吸压力参数与参考呼吸压力参数进行差异比较,得到呼吸压力误差信息,并使用历史呼吸压力误差信息计算呼吸压力误差信息的变化率,将呼吸压力误差信息的变化率作为模糊PID控制算法的输入,经过模糊PID控制算法的计算得到目标呼吸压力参数,并根据转速映射关系得到目标执行转速,表示电机下一时刻的转速目标。然后终端根据目标执行转速按照FOC电机矢量控制算法对电机进行控制,使电机响应控制进行运动并达到目标执行转速,并实时反馈面罩端的呼吸压力参数,计算反馈的呼吸压力参数与参考呼吸压力参数的呼吸压力误差信息,并根据呼吸压力误差信息进行调整使呼吸压力误差信息趋近于零,从而使面罩端的呼吸压力参数始终维持在参数呼吸压力参数附近。
本实施例中,通风管道末端段采用了压力传感器实时监测末端的压力值并实时反馈,通过与设定的压力值进行比较,从而通过模糊PID算法重新计算新的压力值并根据映射关系获取新的转速值。终端根据新的转速值使用FOC矢量控制算法对电机进行控制,进而让电机控制的风机输出的压力尽量接近与设定压力,如果末端压力低于设定值,即增加适度转速,如果高于设定压力值则减少适度转速,让风机转速所输出的风压始终维持在设定的压力值附近,从而实现风机转速与末端压力传感器的闭环反馈。在终端根据新的转速值使用FOC矢量控制算法对电机进行控制的过程中,控制器会根据由电流采样换算出来的转速值与设定的转速值进行比较,如果转速过低就增加转速,转速过高就降低转速,始终维持换算出来的转速接近设定转速值,从而实现转速的动态平衡。并且在经过一轮电机控制后,3相定子的电流值会发生的变化,因此会进入新的变换与逆变换过程,得到正交电压值,而根据三相的电压值即可计算出PWM的各自占空比,根据PWM的各自占空比对电机进行新一轮的控制,从而实现由相电流反馈的闭环转速控制。
应该理解的是,虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段,这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思,本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的电机控制方法的电机控制装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似,故下面所提供的一个或多个电机控制装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于电机控制方法的限定,在此不再赘述。
在一个实施例中,如图9所示,提供了一种电机控制装置900,包括:压力误差计算模块902、压力参数调整模块904、转速映射模块906、电流误差计算模块908、控制参数调整模块910和控制模块912,其中:
压力误差计算模块902,用于获取呼吸压力参数,基于呼吸压力参数与预设参考呼吸压力参数进行差异计算,得到呼吸压力误差信息;
压力参数调整模块904,用于基于呼吸压力误差信息对呼吸压力参数进行压力参数调整,得到目标呼吸压力参数;
转速映射模块906,用于基于预设转速映射关系查找目标呼吸压力参数对应的目标执行转速,基于目标执行转速获取对应的参考电流参数;
电流误差计算模块908,用于获取电机对应的当前电流参数,计算当前电流参数与参考电流参数之间的误差,得到电流误差信息;
控制参数调整模块910,用于基于电流误差信息对电机对应的控制参数进行控制参数调整,得到电机对应的目标控制参数;
控制模块912,用于基于目标控制参数对电机进行控制,以使电机进行运动并达到目标执行转速。
在其中一个实施例中,压力参数调整模块904,包括:
误差变化信息单元,用于获取历史时间对应的历史呼吸压力误差信息,计算历史呼吸压力误差信息与呼吸压力误差信息的变化程度,得到呼吸压力误差变化信息;基于呼吸压力误差变化信息对呼吸压力参数进行呼吸压力参数更新,得到目标呼吸压力参数。
在其中一个实施例中,压力参数调整模块904,包括:
模糊推理单元,用于将呼吸压力误差变化信息进行模糊推理,得到目标控制系数;使用目标控制系数对呼吸压力误差信息进行加权计算,得到目标呼吸压力参数。
在其中一个实施例中,电流误差计算模块908,包括:
线性变换单元,用于将当前电流参数进行线性变换计算,得到目标电流参数;基于目标电流参数与参考电流参数进行误差计算,得到电流误差信息。
在其中一个实施例中,控制参数调整模块910,包括:
转换单元,用于调用预设误差信息控制算法,基于预设误差信息控制算法对电流误差信息进行误差控制,得到第一电压参数;基于第一电压参数进行线性逆变换计算,得到第二电压参数;基于第二电压参数进行三相电压参数转换,得到目标电压参数;基于目标电压参数进行参数编码计算,得到目标控制参数。
在其中一个实施例中,压力误差计算模块902,包括:
获取单元,用于获取第一压力传感器对应的第一压力信息和第二压力传感器对应的第二压力信息;计算第一压力信息和第二压力信息之间的误差,得到压力信息误差,基于压力信息误差计算得到当前呼吸流速信息;基于当前呼吸流速信息进行压力参数转换,得到呼吸压力参数。
上述电机控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中,也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中,以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中,提供了一种计算机设备,该计算机设备可以是终端,其内部结构图可以如图10所示。该计算机设备包括处理器、存储器、输入/输出接口、通信接口、显示单元和输入装置。其中,处理器、存储器和输入/输出接口通过系统总线连接,通信接口、显示单元和输入装置通过输入/输出接口连接到系统总线。其中,该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的输入/输出接口用于处理器与外部设备之间交换信息。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信,无线方式可通过WIFI、移动蜂窝网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种电机控制方法。该计算机设备的显示单元用于形成视觉可见的画面,可以是显示屏、投影装置或虚拟现实成像装置,显示屏可以是液晶显示屏或电子墨水显示屏,该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层,也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板,还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解,图10示出的结构,仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图,并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定,具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中,提供了一种计算机设备,包括存储器和处理器,存储器中存储有计算机程序,该处理器执行计算机程序时实现以下步骤:
获取呼吸压力参数,基于呼吸压力参数与预设参考呼吸压力参数进行差异计算,得到呼吸压力误差信息;基于呼吸压力误差信息对呼吸压力参数进行压力参数调整,得到目标呼吸压力参数;基于预设转速映射关系查找目标呼吸压力参数对应的目标执行转速,基于目标执行转速获取对应的参考电流参数;获取电机对应的当前电流参数,计算当前电流参数与参考电流参数之间的误差,得到电流误差信息;基于电流误差信息对电机对应的控制参数进行控制参数调整,得到电机对应的目标控制参数;基于目标控制参数对电机进行控制,以使电机进行运动并达到目标执行转速。
在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:
获取历史时间对应的历史呼吸压力误差信息,计算历史呼吸压力误差信息与呼吸压力误差信息的变化程度,得到呼吸压力误差变化信息;基于呼吸压力误差变化信息对呼吸压力参数进行呼吸压力参数更新,得到目标呼吸压力参数。
在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:
将呼吸压力误差变化信息进行模糊推理,得到目标控制系数;使用目标控制系数对呼吸压力误差信息进行加权计算,得到目标呼吸压力参数。
在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:
将当前电流参数进行线性变换计算,得到目标电流参数;基于目标电流参数与参考电流参数进行误差计算,得到电流误差信息。
在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:
计算电流误差信息对应的调节参数,基于调节参数进行线性组合生成第一电压参数;基于第一电压参数进行线性逆变换计算,得到第二电压参数;基于第二电压参数进行三相电压参数转换,得到目标电压参数;基于目标电压参数进行参数编码计算,得到目标控制参数。
在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:
获取第一压力传感器对应的第一压力信息和第二压力传感器对应的第二压力信息;计算第一压力信息和第二压力信息之间的误差,得到压力信息误差,基于压力信息误差计算得到当前呼吸流速信息;基于当前呼吸流速信息进行压力参数转换,得到呼吸压力参数。
在一个实施例中,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现以下步骤:
获取呼吸压力参数,基于呼吸压力参数与预设参考呼吸压力参数进行差异计算,得到呼吸压力误差信息;基于呼吸压力误差信息对呼吸压力参数进行压力参数调整,得到目标呼吸压力参数;基于预设转速映射关系查找目标呼吸压力参数对应的目标执行转速,基于目标执行转速获取对应的参考电流参数;获取电机对应的当前电流参数,计算当前电流参数与参考电流参数之间的误差,得到电流误差信息;基于电流误差信息对电机对应的控制参数进行控制参数调整,得到电机对应的目标控制参数;基于目标控制参数对电机进行控制,以使电机进行运动并达到目标执行转速。
在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:
获取历史时间对应的历史呼吸压力误差信息,计算历史呼吸压力误差信息与呼吸压力误差信息的变化程度,得到呼吸压力误差变化信息;基于呼吸压力误差变化信息对呼吸压力参数进行呼吸压力参数更新,得到目标呼吸压力参数。
在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:
将呼吸压力误差变化信息进行模糊推理,得到目标控制系数;使用目标控制系数对呼吸压力误差信息进行加权计算,得到目标呼吸压力参数。
在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:
将当前电流参数进行线性变换计算,得到目标电流参数;基于目标电流参数与参考电流参数进行误差计算,得到电流误差信息。
在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:
计算电流误差信息对应的调节参数,基于调节参数进行线性组合生成第一电压参数;基于第一电压参数进行线性逆变换计算,得到第二电压参数;基于第二电压参数进行三相电压参数转换,得到目标电压参数;基于目标电压参数进行参数编码计算,得到目标控制参数。
在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:
获取第一压力传感器对应的第一压力信息和第二压力传感器对应的第二压力信息;计算第一压力信息和第二压力信息之间的误差,得到压力信息误差,基于压力信息误差计算得到当前呼吸流速信息;基于当前呼吸流速信息进行压力参数转换,得到呼吸压力参数。
在一个实施例中,提供了一种计算机程序产品,包括计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤:
获取呼吸压力参数,基于呼吸压力参数与预设参考呼吸压力参数进行差异计算,得到呼吸压力误差信息;基于呼吸压力误差信息对呼吸压力参数进行压力参数调整,得到目标呼吸压力参数;基于预设转速映射关系查找目标呼吸压力参数对应的目标执行转速,基于目标执行转速获取对应的参考电流参数;获取电机对应的当前电流参数,计算当前电流参数与参考电流参数之间的误差,得到电流误差信息;基于电流误差信息对电机对应的控制参数进行控制参数调整,得到电机对应的目标控制参数;基于目标控制参数对电机进行控制,以使电机进行运动并达到目标执行转速。
在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:
获取历史时间对应的历史呼吸压力误差信息,计算历史呼吸压力误差信息与呼吸压力误差信息的变化程度,得到呼吸压力误差变化信息;基于呼吸压力误差变化信息对呼吸压力参数进行呼吸压力参数更新,得到目标呼吸压力参数。
在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:
将呼吸压力误差变化信息进行模糊推理,得到目标控制系数;使用目标控制系数对呼吸压力误差信息进行加权计算,得到目标呼吸压力参数。
在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:
将当前电流参数进行线性变换计算,得到目标电流参数;基于目标电流参数与参考电流参数进行误差计算,得到电流误差信息。
在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:
计算电流误差信息对应的调节参数,基于调节参数进行线性组合生成第一电压参数;基于第一电压参数进行线性逆变换计算,得到第二电压参数;基于第二电压参数进行三相电压参数转换,得到目标电压参数;基于目标电压参数进行参数编码计算,得到目标控制参数。
在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:
获取第一压力传感器对应的第一压力信息和第二压力传感器对应的第二压力信息;计算第一压力信息和第二压力信息之间的误差,得到压力信息误差,基于压力信息误差计算得到当前呼吸流速信息;基于当前呼吸流速信息进行压力参数转换,得到呼吸压力参数。
需要说明的是,本申请所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等),均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据,且相关数据的收集、使用和处理需要遵守相关国家和地区的相关法律法规和标准。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory,ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory,MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory,FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory,PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限,RAM可以是多种形式,比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory,SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory,DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等,不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等,不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
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