(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 112636663 A(43)申请公布日 2021.04.09
(21)申请号 202011204303.7(22)申请日 2020.11.02
(71)申请人 上海有个机器人有限公司
地址 200120 上海市浦东新区南汇新城镇
环湖西二路888号(72)发明人 颉友强
(74)专利代理机构 北京天盾知识产权代理有限
公司 11421
代理人 梁秀秀(51)Int.Cl.
H02P 29/00(2016.01)H02P 23/00(2016.01)H02P 23/14(2006.01)H02P 23/04(2006.01)
权利要求书2页 说明书6页 附图2页
CN 112636663 A(54)发明名称
一种伺服电机锁轴方法(57)摘要
本发明提供了一种伺服电机锁轴方法，包括：获取伺服电机的旋转位置信息；基于所述旋转位置信息在起始位置和结束位置中间预设第一阈值；所述位置信息没有落入第一阈值范围内采用第一位置环、第一电流环和第一速度环控制伺服电机的运动；所述位置信息落入第一阈值范围内采用第二位置环和第二电流环控制所述伺服电机的运动；所述第二位置环比例积分调节方式包括比例和微分控制；可以在硬件资源比较薄弱的情况下尽可能地做好伺服的中低端控制，实用性很高；改造的位置环响应速度更快，控制更
可以使用于定位精度要求不高而的锁轴有力度；
刚性要大场合。
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权 利 要 求 书
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1.一种伺服电机锁轴方法，其特征在于，包括：获取伺服电机的旋转位置信息；
基于所述旋转位置信息在起始位置和结束位置中间预设第一阈值；所述位置信息没有落入第一阈值范围内采用第一位置环、第一电流环和第一速度环控制伺服电机的运动；
所述位置信息落入第一阈值范围内采用第二位置环和第二电流环控制所述伺服电机的运动；
所述第二位置环比例积分调节方式包括比例和微分控制。2.根据权利要求1所述伺服电机锁轴方法，其特征在于，还包括获取所述伺服电机的电流信息，判断出电流环控制失真时，对速度环对应的积分参数置零。
3.根据权利要求1所述伺服电机锁轴方法，其特征在于，预设第一速度阈值；获取第一速度环的速度信息；
基于所述速度信息判断所述第一速度值是否小于第一速度阈值；不小于时，继续采用第一位置环、第一电流环和第一速度环控制伺服电机的运动；小于时，采用第二位置环和第二电流环控制所述伺服电机的运动。4.根据权利要求3所述伺服电机锁轴方法，其特征在于，还包括获取前段速度环算出的位置环电流环输出值和后段位置环算出的位置环电流环输出值；
对所述前段速度环算出的IQ和后段位置环算出的IQ进行平滑处理；计算入切换点时的位置环电流环输出值值，处理公式为:IQ前段+IQ后段＝IQ切换点+KP×pos_err，其中，KP位置环控制系数；pos_err位置环偏差值；IQ切换点为切换点位置环电流环输出值；IQ前段为前段速度环算出的位置环电流环输出值；IQ后段后段位置环算出的位置环电流环输出值。
5.根据权利要求1所述的伺服电机锁轴方法，其特征在于，获取所述伺服电机的电流数据和位置数据，具体包括：
根据预设的采集结构，获取所述伺服电机的电流数据和位置数据；其中，所述采集结构包括：用于采集所述电流数据的单个采样电阻、以及用于采集所述位置数据的位置采集器。
6.根据权利要求1所述的伺服电机锁轴方法，其特征在于，根据实时获取到的所述伺服电机的位置，判断电流环是否控制失真，具体包括：判断所述第一距离是否小于预设的第二阈值；所述第二阈值大于所述第一阈值；若是，则确定所述电流环控制失真；若否，则确定所述电流环控制未失真。
7.根据权利要求1所述的伺服电机锁轴方法，其特征在于，所述积分参数包括：所述速度环对应的累积积分值和积分系数。
8.根据权利要求1所述的伺服电机锁轴方法，其特征在于，还包括：在判断出所述第一距离不小于所述第一阈值时，根据所述第一距离、以及预设的调节规则，对所述位置环对应的增益系数进行调节；根据重新获取到的电流数据和位置数据、调整后的增益系数、以及所述比例调节处理方式，控制所述伺服电机继续运动。
9.根据权利要求1所述的伺服电机锁轴方法，其特征在于，所述调节规则包括：在所述伺服电机的当前位置大于所述目标位置时，对所述位置环对应的增益系数与增益系数变化
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量进行减法处理；或，在所述伺服电机的当前位置小于所述目标位置时，对所述位置环对应的增益系数与所述增益系数变化量进行加法处理；其中，所述增益系数变化量为：在预设的距离与增益系数变化量之间的对应关系中，查找到的与所述第一距离对应的增益系数变化量。
10.根据权利要求1所述的伺服电机锁轴方法，其特征在于，在根据实时获取到的所述伺服电机的位置，判断出所述电流环控制未失真时，还包括：在确定满足预设的重构条件时，根据重新获取到的电流数据和位置数据、以及所述比例积分调节处理方式，控制所述伺服电机继续运动。
11.根据权利要求1所述的伺服电机锁轴方法，其特征在于，所述重构条件包括：到达所述电流数据的采集周期，和/或到达所述位置数据的采集周期。
包括：12.一种伺服电机的控制设备，其特征在于，
存储器，用于存储程序指令；
用于调用所述存储器中存储的所述程序指令，按照获得的程序执行：处理器，
根据获取到的所述伺服电机的电流数据和位置数据、以及预设的比例积分调节处理方式，控制所述伺服电机进行运动；
在所述伺服电机的运动过程中，若根据实时获取到的所述伺服电机的位置，判断出电流环控制失真时，对速度环对应的积分参数置零；
在根据所述电流数据和所述位置数据、以及预设的比例调节处理方式，控制所述伺服电机继续运动的过程中，若判断出第一距离小于预设的第一阈值时，控制所述伺服电机停止运动；其中，所述第一距离为：所述伺服电机的当前位置与位置环中预设的目标位置之间的距离。
13.一种伺服电机的控制系统，其特征在于，包括：如权利要求12所述的控制设备、以及采集结构；
其中，所述采集结构包括：用于采集所述伺服电机的电流数据的单个采样电阻、以及用于采集所述伺服电机的位置数据的位置采集器；
所述采集结构用于：采集所述电流数据和所述位置数据，并将采集到的所述电流数据和所述位置数据传输至所述控制设备中，以使所述控制设备根据所述电流数据和所述位置数据，控制所述伺服电机进行运动。
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说 明 书一种伺服电机锁轴方法
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技术领域
[0001]本发明涉及智能机器人领域，尤其涉及一种伺服电机锁轴方法。
背景技术
[0002]在对伺服电机进行控制时，可以通过电流环、位置环和速度环中的至少一个进行控制，其中，电流环可以理解为以电流信号为反馈信号的控制环节，位置环可以理解为以位置信号为反馈信号的控制环节，速度环可以理解为以速度信号为反馈信号的控制环节。[0003]对于由电流环、位置环和速度环构成的闭环系统而言，通常采集多个采样电阻对
如此，不仅增加了采集结构的制作成本，还容易造成闭环系统控伺服电机的电流进行采样，
制失误，从而导致伺服电机的振荡和抖动。
[0004]本文介绍一种比较简单实用的电机锁轴方式，在一些要求精度不是很高的应用场合，如果使用高级伺服驱动的标配控制芯片(DSP+FPGA)的话，那么成本过于高，所以不是很适合，这里有一种比较实用的技巧，可以使用于定位精度要求不高而的锁轴刚性要大场合。发明内容
[0005]本发明的目的之一在于，电机锁轴刚性要大场合。[0006]为实现上述目的，本发明提供了一种伺服电机锁轴方法，包括：[0007]获取伺服电机的旋转位置信息；
[0008]基于所述旋转位置信息在起始位置和结束位置中间预设第一阈值；[0009]所述旋转位置信息没有落入第一阈值范围内采用第一位置环、第一电流环和第一速度环控制伺服电机的运动；
[0010]所述旋转位置信息落入第一阈值范围内采用第二位置环和第二电流环控制所述伺服电机的运动；
[0011]所述第二位置环比例积分调节方式包括比例和微分控制。[0012]进一步地，还包括获取所述伺服电机的电流信息，判断出电流环控制失真时，对速度环对应的积分参数置零。[0013]进一步地，预设第一速度阈值；获取第一速度环的速度信息；基于所述速度信息判断所述第一速度值是否小于第一速度阈值；不小于时，继续采用第一位置环、第一电流环和第一速度环控制伺服电机的运动；小于时，采用第二位置环和第二电流环控制所述伺服电机的运动。
[0014]进一步地，还还包括获取前段速度环算出的位置环电流环输出值和后段位置环算出的位置环电流环输出值；
[0015]对所述前段速度环算出的IQ和后段位置环算出的IQ进行平滑处理；[0016]计算入切换点时的位置环电流环输出值值，处理公式为:[0017]IQ+IQ＝IQ其中，KP位置环控制系数；pos_err位置环偏差前段后段切换点+KP×pos_err，值；IQ切换点为切换点位置环电流环输出值；IQ前段为前段速度环算出的位置环电流环输出值；
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IQ后段后段位置环算出的位置环电流环输出值。[0018]进一步地，获取所述伺服电机的电流数据和位置数据，具体包括：[0019]根据预设的采集结构，获取所述伺服电机的电流数据和位置数据；[0020]其中，所述采集结构包括：用于采集所述电流数据的单个采样电阻、以及用于采集所述位置数据的位置采集器。[0021]进一步地，根据实时获取到的所述伺服电机的位置，判断电流环是否控制失真，具体包括：判断所述第一距离是否小于预设的第二阈值；所述第二阈值大于所述第一阈值；若是，则确定所述电流环控制失真；若否，则确定所述电流环控制未失真。[0022]进一步地，所述积分参数包括：所述速度环对应的累积积分值和积分系数。[0023]进一步地，还包括：在判断出所述第一距离不小于所述第一阈值时，根据所述第一距离、以及预设的调节规则，对所述位置环对应的增益系数进行调节；根据重新获取到的电流数据和位置数据、调整后的增益系数、以及所述比例调节处理方式，控制所述伺服电机继续运动。
[0024]进一步地，所述调节规则包括：在所述伺服电机的当前位置大于所述目标位置时，对所述位置环对应的增益系数与增益系数变化量进行减法处理；或，在所述伺服电机的当前位置小于所述目标位置时，对所述位置环对应的增益系数与所述增益系数变化量进行加法处理；其中，所述增益系数变化量为：在预设的距离与增益系数变化量之间的对应关系中，查找到的与所述第一距离对应的增益系数变化量。[0025]进一步地，判断出所述电流环控制未在根据实时获取到的所述伺服电机的位置，失真时，还包括：在确定满足预设的重构条件时，根据重新获取到的电流数据和位置数据、以及所述比例积分调节处理方式，控制所述伺服电机继续运动。[0026]进一步地，所述重构条件包括：到达所述电流数据的采集周期，和/或到达所述位置数据的采集周期。
[0027]为实现上述目的，本发明提供了一种伺服电机的控制设备，包括：[0028]存储器，用于存储程序指令；[0029]处理器，用于调用所述存储器中存储的所述程序指令，按照获得的程序执行：[0030]根据获取到的所述伺服电机的电流数据和位置数据、以及预设的比例积分调节处理方式，控制所述伺服电机进行运动；[0031]在所述伺服电机的运动过程中，若根据实时获取到的所述伺服电机的位置，判断出电流环控制失真时，对速度环对应的积分参数置零；[0032]在根据所述电流数据和所述位置数据、以及预设的比例调节处理方式，控制所述伺服电机继续运动的过程中，若判断出第一距离小于预设的第一阈值时，控制所述伺服电机停止运动；其中，所述第一距离为：所述伺服电机的当前位置与位置环中预设的目标位置之间的距离。
[0033]为实现上述目的一种伺服电机的控制系统，包括：以上段落所述的控制设备、以及采集结构；[0034]其中，所述采集结构包括：用于采集所述伺服电机的电流数据的单个采样电阻、以及用于采集所述伺服电机的位置数据的位置采集器；[0035]所述采集结构用于：采集所述电流数据和所述位置数据，并将采集到的所述电流
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数据和所述位置数据传输至所述控制设备中，以使所述控制设备根据所述电流数据和所述位置数据，控制所述伺服电机进行运动。[0036]与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
[0037]采用基于所述旋转位置信息在起始位置和结束位置中间预设第一阈值；所述旋转位置信息没有落入第一阈值范围内采用第一位置环、第一电流环和第一速度环控制伺服电机的运动；所述位置信息落入第一阈值范围内采用第二位置环和第二电流环控制所述伺服电机的运动的方法，将传统的三环控制经过上面叙述的方法进行改造后，可以在硬件资源比较薄弱的情况下尽可能地做好伺服的中低端控制，实用性很高；改造的位置环响应速度更快，控制更有力度；可以使用于定位精度要求不高而的锁轴刚性要大场合。附图说明
[0038]为了更清楚地说明本公开具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039]图1为本发明实施例提供的一种伺服电机锁轴方法的流程图；[0040]图2为本发明实施例提供的普通位置环静差图；[0041]图3为本发明实施例提供的该进后位置环静差图。
具体实施方式
[0042]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。这里将详细地对示例行实施例进行说明，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者相似的要素。以下示例性实施例中所述描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所述附图权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0043]在一些实施例中，本发明提供了一种伺服电机锁轴方法，在图1中所示，包括：[0044]获取伺服电机的旋转位置信息；
[0045]基于所述旋转位置信息在起始位置和结束位置中间预设第一阈值；[0046]所述旋转位置信息没有落入第一阈值范围内采用第一位置环、第一电流环和第一速度环控制伺服电机的运动；
[0047]所述位置信息落入第一阈值范围内采用第二位置环和第二电流环控制所述伺服电机的运动；
[0048]所述第二位置环比例积分调节方式包括比例和微分(PD)控制。[0049]在一些实施例中，还包括获取所述伺服电机的电流信息，判断出电流环控制失真时，对速度环对应的积分参数置零。[0050]在一些实施例中，在图2中所示，预设第一速度阈值；获取第一速度环的速度信息；基于所述速度信息判断所述第一速度值是否小于第一速度阈值；不小于时，继续采用第一位置环、第一电流环和第一速度环控制伺服电机的运动；小于时，采用第二位置环和第二电
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流环控制所述伺服电机的运动。示意性地，只是在切换的瞬间要有一个要求，就是速度必须小于一个定值，比如最大速度是3000RPM的情况下这个定值就是20RPM。并且位置差也要小于一个定值，比如说实用的是1000线的编码器，4倍频后是4000，那么这个定值一般取100。这样才会尽可能的减少抖动问题。[0051]在一些实施例中，还包括获取前段速度环算出的位置环电流环输出值和后段位置环算出的位置环电流环输出值；
[0052]对所述前段速度环算出的IQ和后段位置环算出的IQ进行平滑处理；[0053]计算入切换点时的位置环电流环输出值值，处理公式为:[0054]IQ+IQ＝IQ其中，KP位置环控制系数；pos_err位置环偏差前段后段切换点+KP×pos_err，值；IQ切换点为切换点位置环电流环输出值；IQ前段为前段速度环算出的位置环电流环输出值；IQ后段后段位置环算出的位置环电流环输出值。[0055]比例参数调的比较大。示意性地：比如正常情况下比例环节的系数KP的30～50倍，这样锁轴的硬度就会大一点，只是不能消除静差。[0056]在图2‑3中所示，结果改造的位置环响应速度更快，控制更有力度。[0057]在一些实施例中，获取所述伺服电机的电流数据和位置数据，具体包括：[0058]根据预设的采集结构，获取所述伺服电机的电流数据和位置数据；[0059]其中，所述采集结构包括：用于采集所述电流数据的单个采样电阻、以及用于采集所述位置数据的位置采集器。[0060]在一些实施例中，判断电流环是否控制根据实时获取到的所述伺服电机的位置，失真，具体包括：判断所述第一距离是否小于预设的第二阈值；所述第二阈值大于所述第一阈值；若是，则确定所述电流环控制失真；若否，则确定所述电流环控制未失真。[0061]在一些实施例中，所述积分参数包括：所述速度环对应的累积积分值和积分系数。[0062]在一些实施例中，还包括：在判断出所述第一距离不小于所述第一阈值时，根据所述第一距离、以及预设的调节规则，对所述位置环对应的增益系数进行调节；根据重新获取到的电流数据和位置数据、调整后的增益系数、以及所述比例调节处理方式，控制所述伺服电机继续运动。
[0063]在一些实施例中，所述调节规则包括：在所述伺服电机的当前位置大于所述目标位置时，对所述位置环对应的增益系数与增益系数变化量进行减法处理；或，在所述伺服电机的当前位置小于所述目标位置时，对所述位置环对应的增益系数与所述增益系数变化量进行加法处理；其中，所述增益系数变化量为：在预设的距离与增益系数变化量之间的对应关系中，查找到的与所述第一距离对应的增益系数变化量。[0064]在一些实施例中，在根据实时获取到的所述伺服电机的位置，判断出所述电流环控制未失真时，还包括：在确定满足预设的重构条件时，根据重新获取到的电流数据和位置数据、以及所述比例积分调节处理方式，控制所述伺服电机继续运动。[0065]在一些实施例中，所述重构条件包括：到达所述电流数据的采集周期，和/或到达所述位置数据的采集周期。[0066]在一些实施例中，一种伺服电机的控制设备，包括：[0067]存储器，用于存储程序指令；[0068]处理器，用于调用所述存储器中存储的所述程序指令，按照获得的程序执行：
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根据获取到的所述伺服电机的电流数据和位置数据、以及预设的比例积分调节处
理方式，控制所述伺服电机进行运动；[0070]在所述伺服电机的运动过程中，若根据实时获取到的所述伺服电机的位置，判断出电流环控制失真时，对速度环对应的积分参数置零；[0071]在根据所述电流数据和所述位置数据、以及预设的比例调节处理方式，控制所述伺服电机继续运动的过程中，若判断出第一距离小于预设的第一阈值时，控制所述伺服电机停止运动；其中，所述第一距离为：所述伺服电机的当前位置与位置环中预设的目标位置之间的距离。
[0072]在一些实施例中，提供了一种伺服电机的控制系统，包括：上述段落所述的控制设备、以及采集结构；[0073]其中，所述采集结构包括：用于采集所述伺服电机的电流数据的单个采样电阻、以及用于采集所述伺服电机的位置数据的位置采集器；[0074]所述采集结构用于：采集所述电流数据和所述位置数据，并将采集到的所述电流数据和所述位置数据传输至所述控制设备中，以使所述控制设备根据所述电流数据和所述位置数据，控制所述伺服电机进行运动。
[0075]将传统的三环控制经过上面叙述的方法进行改造后，可以在硬件资源比较薄弱的情况下尽可能的做好伺服的中低端控制，实用性很高。[0076]一种计算机可读介质，计算机可读储存介质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。其上存储有计算机程序，当计算机程序被处理器执行时实现上述从调度服务器侧描述的机器人自检控制方法。
[0077]计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。[0078]计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限
电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。于——无线、
[0079]尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。[0080]最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。[0081]以上对本申请所提供的一种基于激光的人流检测方法以及设备，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只
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是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
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