一种电机功能安全控制方法及装置制造方法及图纸

本申请适用于电机驱动控制技术领域，提供了一种电机功能安全控制方法及装置，方法包括：获取上位机发送的控制命令数据；获取电机的运行数据；对运行数据进行计算，获取电机的安全运行数据；比较控制命令数据和安全运行数据的大小；若控制命令数据小于或等于安全运行数据，则将控制命令数据发送至电机控制器，控制电机控制器驱动电机根据控制命令数据运行。本申请通过实现了对电机的电流或功率的调控，保证了电机的实际温度值不大于温度限制值的情况下，可最大限度的提升电机的过载性能，同时通过电机过载增加了电机系统的转矩密度。

A method and device of motor function safety control

【技术实现步骤摘要】
一种电机功能安全控制方法及装置
本申请属于电机驱动控制
，尤其涉及一种电机功能安全控制方法及装置。
技术介绍
近年来，由于制作简单，成本低等因素，电机应用于各种领域的器械中。现有的伺服电机或动力电机的额定电流或功率均是指在电机温度在限值以下的情况下，电机长时间运行所对应的电流或功率。然而，在实际使用时，由于使用环境温度、电机启停频率、电机满载运行时间等多种方面的因素，电机的实际额定运行电流和转矩的值会根据具体应用的不同而变化。若电机的额定运行电流和转矩存在较大余量，则会导致电机的体积和重量偏大，增加了产品的成本。并且，电机过大的体积或重量会影响器械操作的精准度或可持续时间。甚至，由于上述多种方面的因素可能会造成电机过载保护控制装置的错误判断，造成错误过载或错误不过载的问题，影响到产品性能和用户的人身安全。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种电机功能安全控制方法及装置，可以解决现有电机过载保护控制装置无法精确控制电机过载运行的问题。第一方面，本申请实施例提供了一种电机功能安全控制方法，包括：获取上位机发送的控制命令数据；获取电机的运行数据；对所述运行数据进行计算，获得电机的安全运行数据；比较所述控制命令数据和所述安全运行数据的大小；若所述控制命令数据小于或等于所述安全运行数据，则将所述控制命令数据发送至电机控制器，控制所述电机控制器驱动电机根据所述控制命令数据运行。在第一方面的一种可能的实现方式中，所述比较所述控制命令数据和所述安全运行数据的大小之后，还包括：若所述控制命令数据大于所述安全运行数据，则降低所述控制命令数据，直至所述控制命令数据小于或等于所述安全运行数据；将所述控制命令数据发送至电机控制器，控制所述电机控制器根据所述控制命令数据驱动所述电机；生成电机冷却指令，将所述电机冷却指令发送至所述电机控制器。在第一方面的一种可能的实现方式中，对所述运行数据进行计算，获得电机的安全运行数据，包括：通过第一预设方法对所述运行数据进行计算，获得所述安全运行数据；其中，所述第一预设方法包括基于模型预测控制方法和通过PI控制器调节方法中的任意一种；所述运行数据包括电机部件的实际温度和电机的环境温度中的至少一种；所述安全运行数据包括安全电流、安全温度、安全转速、安全功率和安全荷载中的至少一种。在第一方面的一种可能的实现方式中，所述通过第一预设方法对所述运行数据进行计算，获得所述安全运行数据，包括：获取电机的温度限制值和电机的实际温度值；计算所述电机的温度限制值和所述实际温度值的差值；将所述差值和所述运行数据输入限值PI控制器，并对所述差值和所述运行数据进行计算，获得所述安全运行数据。在第一方面的一种可能的实现方式中，所述将所述差值和所述运行数据输入限值PI控制器，并对所述差值和所述运行数据进行计算，获得所述安全运行数据，包括：将所述差值和所述运行数据输入限值PI控制器；若所述差值大于或等于0，则所述限值PI控制器输出结果为0，所述安全运行数据为所述运行数据；若所述差值小于0，则所述限值PI控制器的输出结果为负数，降低所述安全运行数据和控制命令数据的大小，直至所述差值大于或等于0为止。在第一方面的一种可能的实现方式中，通过第一预设方法对所述运行数据进行计算，获取所述安全运行数据，还包括：对所述电机部件的实际温度和所述电机的环境温度进行计算，获得电机的安全电流；其中，电机部件包括转子、定子绕组、定子端部绕组中的任意一种；根据安全电流计算获得与所述安全电流对应的安全转矩、安全转速、安全功率以及安全荷载。在第一方面的一种可能的实现方式中，所述对所述电机部件的实际温度和所述电机的环境温度进行计算，获得电机的安全电流，包括：根据任一电机部件的温度限制值和实际温度值计算，获得在各个预设时间步长内任一电机部件的最大温升限度值；根据任一电机部件的温度限制值和实际温度值计算，获得当任一电机部件的温升达到温度限值时所吸收的总热量；根据电机温度模型、任一预设时间步长内任一电机部件的最大温升限度值和实际温度值计算，获得在预设时间段内任一电机部件放出的总热量；根据预设时间段内任一电机部件放出的总热量和任一电机部件的温升达到温度限值时所吸收的总热量计算，获取在预设时间段内任一电机部件产生的最大总热量；根据在预设时间段内任一电机部件产生的最大总热量、电机转速和电流幅值计算，获取任一电机部件的电流限制值；获取所有电机部件的电流限制值中的最小值，并将所述最小值与电机的电流额定值进行比较；若所述最小值大于电流额定值，则将所述最小值作为电机的安全电流；若所述最小值小于电流额定值，则将所述电流额定值作为电机的安全电流。第二方面，本申请实施例提供了一种电机功能安全控制装置，包括：第一获取模块，用于获取上位机发送的控制命令数据；第二获取模块，用于获取电机的运行数据；计算模块，用于对所述运行数据进行计算，获取电机的安全运行数据；比较模块，用于比较所述控制命令数据和所述安全运行数据的大小；第一判断模块，用于若所述控制命令数据小于或等于所述安全运行数据，则将所述控制命令数据发送至电机控制器，控制所述电机控制器驱动电机根据所述控制命令数据运行。第三方面，本申请实施例提供了一种电机功能安全控制器，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序或嵌入式系统程序，所述处理器执行所述计算机或嵌入式系统程序时实现如上述第一方面中任一项所述的电机功能安全控制方法。第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机或嵌入式系统可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面中任一项所述的电机功能安全控制方法。第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序或嵌入式程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行上述第一方面中任一项所述的电机功能安全控制方法。可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。本申请实施例通过获取电机的运行数据，上位机发送的控制命令数据并通过预设的电机功能安全控制算法计算，获取最终输出的电机安全控制数据并输出到电机控制器，实现对电机的电流或功率的调控，保证了电机的实际温度值不大于温度限制值的情况下，可最大限度的提升电机的过载性能，同时通过电机过载增加了电机系统的转矩密度。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请一实施例提供的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机功能安全控制方法，其特征在于，包括：/n获取上位机发送的控制命令数据；/n获取电机的运行数据；/n对所述运行数据进行计算，获得电机的安全运行数据；/n比较所述控制命令数据和所述安全运行数据的大小；/n若所述控制命令数据小于或等于所述安全运行数据，则将所述控制命令数据发送至电机控制器，控制所述电机控制器驱动电机根据所述控制命令数据运行。/n

【技术特征摘要】
1.一种电机功能安全控制方法，其特征在于，包括：
获取上位机发送的控制命令数据；
获取电机的运行数据；
对所述运行数据进行计算，获得电机的安全运行数据；
比较所述控制命令数据和所述安全运行数据的大小；
若所述控制命令数据小于或等于所述安全运行数据，则将所述控制命令数据发送至电机控制器，控制所述电机控制器驱动电机根据所述控制命令数据运行。


2.如权利要求1所述的电机功能安全控制方法，其特征在于，所述比较所述控制命令数据和所述安全运行数据的大小之后，还包括：
若所述控制命令数据大于所述安全运行数据，则降低所述控制命令数据，直至所述控制命令数据小于或等于所述安全运行数据；
将所述控制命令数据发送至电机控制器，控制所述电机控制器根据所述控制命令数据驱动所述电机；
生成电机冷却指令，将所述电机冷却指令发送至所述电机控制器。


3.如权利要求1所述的电机功能安全控制方法，其特征在于，所述对所述运行数据进行计算，获得电机的安全运行数据，包括：
通过第一预设方法对所述运行数据进行计算，获得所述安全运行数据；其中，所述第一预设方法包括基于模型预测控制方法和通过PI控制器调节方法中的任意一种；所述运行数据包括电机部件的实际温度和电机的环境温度中的至少一种；所述安全运行数据包括安全电流、安全温度、安全转速、安全功率和安全荷载中的至少一种。


4.如权利要求3所述的电机功能安全控制方法，其特征在于，所述通过第一预设方法对所述运行数据进行计算，获得所述安全运行数据，包括：
获取电机的温度限制值和电机的实际温度值；
计算所述电机的温度限制值和所述实际温度值的差值；
将所述差值和所述运行数据输入限值PI控制器，并对所述差值和所述运行数据进行计算，获得所述安全运行数据。


5.如权利要求4所述的电机功能安全控制方法，其特征在于，所述将所述差值和所述运行数据输入限值PI控制器，并对所述差值和所述运行数据进行计算，获得所述安全运行数据，包括：
将所述差值和所述运行数据输入限值PI控制器；
若所述差值大于或等于0，则所述限值PI控制器输出结果为0，所述安全运行数据为所述运行数据；
若所述差值小于0，则所述限值PI控制器的输出结果为负数，降低所述安全运行数据和控制命令数据的大小，直至所述差值大于或等于0为止。


6.如权利要求3所述的电机功能安全控制方法，其特征在于，所述通...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙天夫，梁嘉宁，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44