阅读说明：本技术 一种电动推杆控制方法及系统 (Electric push rod control method and system ) 是由 李广德 甘欣辉 吕彤光 宋亮 *** 耿德新 吕遵明 赵长超 陈毓生 卢洪树 师 于 2020-06-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种电动推杆控制方法及系统,该方法包括以下步骤：根据接收的闭合信号,输出PWM脉冲信号将驱动电动推杆的电机的转速由0提高至转速高阈值；在编码器位置达到位置阈值时,调制输出的PWM脉冲信号将电机的转速由降低转速高阈值至转速低阈值；在电动推杆达到机械限位时,通过电气限位开关切断PWM脉冲信号使得电机断电。用于解决现有技术中控制精度不高等问题,提高控制精度。(The invention discloses a method and a system for controlling an electric push rod, wherein the method comprises the following steps: outputting a PWM pulse signal to increase the rotating speed of a motor for driving the electric push rod from 0 to a rotating speed high threshold value according to the received closing signal; when the position of the encoder reaches a position threshold value, modulating an output PWM pulse signal to change the rotating speed of the motor from a high rotating speed reducing threshold value to a low rotating speed threshold value; when the electric push rod reaches the mechanical limit, the PWM pulse signal is cut off through the electric limit switch, so that the motor is powered off. The method is used for solving the problems of low control precision and the like in the prior art and improving the control precision.)

一种电动推杆控制方法及系统

技术领域

本发明涉及推杆控制技术领域，具体是一种电动推杆同步控制方法及系统。

背景技术

目前大多数双同步推杆的盖体平台，使用开环电气限位电路控制。通过电气限位开环控制，传统电气限位加开环控制的控制方式对供电电压和温度变化敏感，导致控制误差大，盖体无法正常闭合。车载电瓶电源电压变化范围大，低温下减速器润滑阻力明显增加，这是推杆使用环境无法避免的工程环境因素。

发明内容

本发明提供一种电动推杆控制方法及系统，用于克服现有技术中由于环境因素干扰导致控制精度较低等缺陷，通过改进控制电路和优化算法，实现控制精度大幅提高。

为实现上述目的，本发明提供一种电动推杆控制方法，包括以下步骤：

步骤1，根据接收的闭合信号，输出PWM脉冲信号将电机的转速由0提高至转速高阈值；

步骤2，在编码器位置达到阈值时，调制输出的PWM脉冲信号将电机的转速由降低转速高阈值至转速低阈值；

步骤3，在电动推杆达到机械限位时，通过电气限位开关切断PWM脉冲信号使得电机断电。

为实现上述目的，本发明还提供一种电动推杆控制系统，包括：

编码器，安装在电机主轴上，用于根据电机主轴的累计转速获取电动推杆位置，并传输给控制器；

限位电路，至少由电气限位开关、控制器串联形成；所述电气限位开关安装在电动推杆上，在受到触发后断开限位电路以断开控制器与电机之间的连接并通知控制器到位信息；

控制器，包括处理器和存储器，所述存储器存储有电动推杆控制程序，所述处理器在运行电动推杆控制程序时执行上述方法的步骤。

本发明提供的电动推杆控制方法及系统，通过对推杆的控制器的控制算法进行优化，在接收到闭合信号后，首先将电动推杆电机的速度由0迅速提高到转速高阈值，快速推动电动推杆拉伸使得后盖板向上转动，在电动推杆位置快达到机械限位时，具***置可通过位置阈值限制，再迅速将电机的速度降下来，具体转速可通过转速低阈值进行限定，直到到达闭合机械限位后，触发电气限位开关，切断电机的驱动控制电路，电机断电，电机停止；闭合位置能够消除误差的原因在于，通过提前将电机的转速由高阈值减小到低阈值，电机接触到电气限位断电，由于电机转速慢，停止位置约等于电气限位的位置。在电源电压变化后，在接触到电气限位转速仍然是保持低速运转，停止位置约等于电气限位的位置。由于电机在停止之前是低速转动，低温阻力变大停止位置仍然约等于电气限位的位置。从而消除了电源电压影响和低温阻力变化对闭合重复精度的影响。从而保证盖体电池供电低电和低温工况的正常工作。使用速度闭环加电气限位控制方式克服了使用环境对控制精度的干扰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的电动推杆控制方法的流程图；

图2为本发明实施例二提供的电动推杆控制系统的框架图；

图3为本发明实施例一和实施例二具体应用设备的立体图；

图4为应用于图3的控制器算法的具体优化图；

图5为本发明实施例二提供的电动推杆控制系统中限位电路的原理图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例一

如图1、图2所示，本发明实施例提供一种电动推杆控制方法，包括以下步骤：

步骤S1，根据接收的闭合信号，输出PWM脉冲信号将驱动电动推杆的电机的转速由0提高至转速高阈值；这里的转速高阈值指的是电动推杆快速动作过程中驱动电机的正常转速或最高转速，可根据具体的应用场景进行设置；转速高阈值可以在5000～20000转/分钟之间。

步骤S2，在编码器位置达到位置阈值时，调制输出的PWM脉冲信号将电机的转速由降低转速高阈值至转速低阈值；转速低阈值为20～200转/分钟；所述位置阈值为电动推杆达到最大位移时编码器位置值的百分之六十至百分之八十；

步骤S3，在电动推杆达到机械限位时，通过电气限位开关切断PWM脉冲信号使得电机断电。

上述方案也可应用与双推杆的同步控制中：

包括两根电动推杆，选择两电动推杆中任一根电动推杆为主电动推杆，另一根电动推杆为从电动推杆；所述步骤S1包括：

步骤1A，根据转速高阈值及主电动推杆实时状态调制PWM脉冲信号脉宽，控制主电动推杆电机的实时转速；

步骤1B，根据转速高阈值及从电动推杆实时状态调制PWM脉冲信号脉宽，控制从电动推杆电机的实时转速；使从电动推杆实时位置与主电动推杆同步；

所述步骤S2包括：

步骤2A，根据转速低阈值及主电动推杆实时状态调制PWM脉冲信号脉宽，控制主电动推杆电机的实时转速；

步骤2B，根据转速低阈值及从电动推杆实时状态调制PWM脉冲信号脉宽，控制从电动推杆电机的实时转速；使从电动推杆实时位置与主电动推杆同步。

为提高电机转速控制的准确性，对于主电动推杆和/或从电动推杆的电机转速的控制采用闭环方法控制。

所述步骤1A包括：

步骤11A，采集驱动主电动推杆的电机的编码器信息，获取电机的实时转速；

步骤12A，将获得的电机的实时转速作为速度反馈信息，与转速高阈值比较，获得速度偏差值；

步骤13A，根据获得的速度偏差值，实时调整PWM脉冲信号脉宽并输出；

步骤14A，返回步骤11A循环执行，直到主电动推杆的电机的实时转速达到转速高阈值。

所述步骤1B包括：

步骤11B，采集驱动从电动推杆的电机的编码器信息，获取从电动推杆的电机的实时转速、主电动推杆及从电动推杆电机编码器位置；

步骤12B，将获得的从电动推杆电机的实时转速作为速度反馈信息，与转速高阈值比较，获得速度偏差值；将获得的从电动推杆电机的编码器位置作为位置反馈信息，与从电动推杆电机的编码器位置比较，获得位置偏差值；

步骤13B，根据获得的速度偏差值，实时调整PWM脉冲信号脉宽并输出；根据获得的位置偏差值，再次实时调整PWM脉冲信号脉宽并输出；

步骤14B，返回步骤11B循环执行，直到从电动推杆的电机的实时转速达到转速高阈值，从电动推杆的电机的编码器位置与主电动推杆的电机的编码器位置一致。

所述步骤2A包括：

步骤21A，采集驱动主电动推杆的电机的编码器信息，获取电机的实时转速；

步骤22A，将获得的电机的实时转速作为速度反馈信息，与转速低阈值比较，获得速度偏差值；

步骤23A，根据获得的速度偏差值，实时调整PWM脉冲信号脉宽并输出；

步骤24A，返回步骤21A循环执行，直到主电动推杆的电机实时转速达到转速低阈值。

所述步骤2B包括：

步骤21B，采集驱动从电动推杆的电机的编码器信息，获取从电动推杆的电机的实时转速、主电动推杆及从电动推杆电机编码器位置；

步骤22B，将获得的从电动推杆电机的实时转速作为速度反馈信息，与转速高阈值比较，获得速度偏差值；将获得的从电动推杆电机的编码器位置作为位置反馈信息，与从电动推杆电机的编码器位置比较，获得位置偏差值；

步骤23B，根据获得的速度偏差值，实时调整PWM脉冲信号脉宽并输出；根据获得的位置偏差值，再次实时调整PWM脉冲信号脉宽并输出；

步骤24B，返回步骤21B循环执行，直到从电动推杆的电机的实时转速达到转速低阈值，从电动推杆的电机的编码器位置与主电动推杆的电机的编码器位置一致。

下面通过一具体应用场景对上述实施例一的方法进行详细说明：

参见图3，收纳平台包括平台1、安装在平台1上的左盖板2、右盖板3、前盖板4和后盖板5，在后盖板5的闭合控制中，通过对双推杆同步控制，控制后盖板5的打开和闭合动作。如果后盖板5闭合位置有误差，就会导致左盖板2和右盖板3无法正常闭合。通过改进双推杆同步控制器算法，在传统电气限位基础上，增加速度闭环和减速环节，克服使用环境对控制精度的干扰。

技术方案的系统框图如图2所示，双推杆同步运动控制器通过PWM形式控制电机输出，增量式编码和电机轴相连接，电机通过减速器和丝杆传动，控制推杆行程。推杆上有电气限位，保护推杆防止过机械限位导致电机堵转和机械故障。通过增量式编码器可以获得相对位置，通过编码器与限位开关位置综合出相对限位开关的绝对行程位置。同步控制器通过双推杆编码器反馈速度，进行失同步保护功能。同步控制器的控制算法的优化过程如图4所示，要提高盖体的闭合控制精度，闭合控制过程如下：

后盖板5完全打开位置为0，推杆行程最短，开口角度为90度。盖体闭合时，电机转速从0转/分钟迅速提高至8000转/分钟。当检测推杆码盘位置700时，开始减速，直到50转/分钟，直到到达闭合机械限位后，电机断电，电机停止。

闭合位置能够消除误差的原因是，通过提前将8000转/分钟转速减小到50转/分钟，电机接触到电气限位断电，由于电机转速慢，停止位置约等于电气限位的位置。在电源电压变化后，在接触到电气限位转速仍然是50转/分钟，停止位置约等于电气限位的位置。由于电机在停止之前是低速转动，低温阻力变大停止位置仍然约等于电气限位的位置。从而消除了电源电压影响和低温阻力变化对闭合重复精度的影响。从而保证盖体电池供电低电和低温工况的正常工作。

通过对比试验，200mm行程的电动推杆，在不使用速度闭环加电气限位方式控制条件下，低温下推杆行程缩短5mm左右。通过使用速度闭环加电气限位控制方式，低温下行程误差在±0.5mm左右。通过控制触发电气限位时，电机在低速状态下工作，可以消除环境干扰，拓展了盖体闭合控制精度环境要求，从而使产品在多种环境下满足正常使用需求。

实施例二

如图2所示，在实施例一的基础上，一种电动推杆控制系统，其特征包括，包括：

编码器，安装在电机主轴上，用于根据电机主轴的累计转速获取电动推杆位置，并传输给控制器；

限位电路，至少由电气限位开关、控制器串联形成；所述电气限位开关安装在电动推杆上，在受到触发后断开限位电路以断开控制器与电机之间的连接并通知控制器到位信息；参见图5；

控制器，包括处理器和存储器，所述存储器存储有电动推杆控制程序，所述处理器在运行电动推杆控制程序时执行任意实施例一的步骤。优选地，存储器还存储有编码器实时位置，在突然断电时控制器可根据所述编码器实时位置恢复正常状态。

参见图5，下面结合限位电路对电动推杆的动作过程进行说明：

电动推杆收回过程：通过PM+接到24V和PM-接到0V。电机正转，带动电动推杆向下运动，电动推杆在下方到达机械限位处时，机械限位触动第二电气限位开关SW2由上触点接通转换为下触点接通，然后电机断电，并且LD下限位输出高电平，控制器检测到LD的高电平，控制器状态为推杆收回到位。

电动推杆伸出过程：通过PM+接到0V和PM-接到24V。电机反转，带动电动推杆向上运动，电动推杆在上方到达机械限位时，机械限位触动第一电气限位开关SW1由上触点接通转换为下触点接通，然后电机断电，并且LU上限位输出高电平，控制器检测到LU的高电平，控制器状态为推杆伸出到位。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。