阅读说明：本技术 电机控制方法、电机控制装置、电机装置和衣物处理装置 (Motor control method, motor control device, motor device and clothes treatment device ) 是由 李晋 于 2020-04-30 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种电机控制方法、电机控制装置、电机装置和衣物处理装置。其中,电机控制方法包括：开启观测器以输出估算速度,开启速度闭环控制以根据速度指令值与估算速度的差值输出电流指令值；开启电流闭环控制以根据电流指令值与电流检测值的差值输出电压指令值；根据电压指令值控制电机启动。本申请的技术方案,去除速度开环阶段(开环阶段电流指令值为给定值),使得电流指令值一直由速度闭环控制输出,且观测器的估算速度始终进入电流指令值的计算,避免相关技术中开环控制切换为闭环控制导致电流指令与速度指令的切换,从而避免切换所引起的转矩抖动、速度抖动等问题,使电机启动更加平滑平顺。(The invention provides a motor control method, a motor control device, a motor device and a clothes treatment device. The motor control method comprises the following steps: starting an observer to output an estimated speed, and starting speed closed-loop control to output a current instruction value according to a difference value of a speed instruction value and the estimated speed; starting current closed-loop control to output a voltage instruction value according to a difference value of the current instruction value and the current detection value; and controlling the motor to start according to the voltage command value. According to the technical scheme, a speed open-loop stage (the current instruction value is a given value in the open-loop stage) is removed, so that the current instruction value is always output by speed closed-loop control, the estimated speed of the observer always enters the calculation of the current instruction value, the switching of the current instruction and the speed instruction caused by the fact that the open-loop control is switched to the closed-loop control in the related art is avoided, the problems of torque jitter, speed jitter and the like caused by switching are avoided, and the motor is started more smoothly.)

电机控制方法、电机控制装置、电机装置和衣物处理装置

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种电机控制方法、电机控制装置、电机装置、衣物处理装置和计算机可读存储介质。

背景技术

直流电机(包括无刷直流电机和永磁同步电机)的启动一般采用三段式启动方式：(1)定位阶段：给定转子初始角度、初始控制电流，同时启动电流环控制。(2)速度开环阶段：速度开环电机从初始速度启动后升速，控制电流为给定值，角度指令由速度与时间的积分得到。(3)速度闭环阶段：当速度升至一定范围条件时开启速度闭环控制，由速度闭环控制计算输出电机的控制电流。电流环控制全程开启，生成逆变器所需的电压控制指令，从而控制电机启动。

三段式启动方式过程复杂，尤其是开环转入闭环控制的条件很难掌握，速度环需切换，角度控制也需由指令计算切换为观测器的估算值，易产生电机抖动或电流较大波动，甚至产生电机启动失败，是实际应用中的难点。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的第一个方面在于提出了一种电机控制方法。

本发明的第二个方面在于提出了一种电机控制装置。

本发明的第三个方面在于提出了一种电机装置。

本发明的第四个方面在于提出了一种衣物处理装置。

本发明的第五个方面在于提出了一种计算机可读存储介质。

有鉴于此，根据本发明的一个方面，提出了一种电机控制方法，包括：开启观测器以输出估算速度，开启速度闭环控制以根据速度指令值与估算速度的差值输出电流指令值；开启电流闭环控制以根据电流指令值与电流检测值的差值输出电压指令值；根据电压指令值控制电机启动。

本发明提供的电机控制方法，开启观测器观测估算速度，开启速度闭环控制，电流指令值由速度闭环控制输出，开启电流闭环控制从而根据电流指令值与电流检测值的差值输出电压指令值，进一步地，根据电压指令值控制电机启动。本申请的技术方案，去除速度开环阶段(开环阶段电流指令值为给定值)，使得电流指令值一直由速度闭环控制输出，且观测器的估算速度始终进入电流指令值的计算，避免相关技术中开环控制切换为闭环控制导致电流指令与速度指令的切换，从而避免切换所引起的转矩抖动、速度抖动等问题，使电机启动更加平滑平顺。

根据本发明的上述电机控制方法，还可以具有以下技术特征：

在上述技术方案中，还包括：获取观测器输出的估算转子角度，并根据估算转子角度控制电机。

在该技术方案中，自启动闭环开始，观测器所计算得到的角度值即成为转子角度指令值，根据转子角度指令值控制电机，避免相关技术中开环控制切换为闭环控制而导致的角度控制需由指令计算切换为观测器估算值的问题，从而避免切换所引起的角度抖动问题。

在上述任一技术方案中，观测器获取估算速度，具体包括：根据反电动势和补偿系数，计算估算速度。

在该技术方案中，根据反电动势、补偿系数与估算速度的关系计算估算速度，即电机实际转速，计算公式为speedLpf＝E/Ke，其中speedLpf为估算速度，E为反电动势，Ke为补偿系数。

在上述任一技术方案中，还包括：根据反电动势初始值和上一个采样周期的估算速度，计算补偿系数。

在该技术方案中，根据反电动势初始值和上一个采样周期的估算速度计算补偿系数，补偿系数非固定数值，而是与上一个采样周期的估算速度有关，能够使对电机的控制更加准确。

在上述任一技术方案中，还包括：获取α轴反电动势观测值和β轴反电动势观测值，并根据α轴反电动势观测值和β轴反电动势观测值计算反电动势；或将q轴反电动势观测值作为反电动势。

在该技术方案中，反电动势有两种计算方案，一种是观测器根据电流和电压方程计算得到静止坐标系下的α轴反电动势观测值和β轴反电动势观测值，进而计算出反电动势；另一种是将旋转坐标系下的q轴反电动势观测值作为反电动势(q轴反电动势观测值为0)。

在上述任一技术方案中，在开启观测器以输出估算速度之前，还包括：获取速度指令值的初始值。

在该技术方案中，定位阶段包括获取速度指令值的初始值、电流指令值的初始值和转子角度初始值。开启速度闭环控制后，速度指令值会从初始速度开始以某一加速度升速，初始电流变更为速度闭环控制输出的电流指令值，转子角度初始值更为观测器输出的估算转子角度。

在上述任一技术方案中，根据电压指令值控制电机启动，具体包括：根据电压指令值控制电机启动，直至估算速度处于速度阈值范围。

在该技术方案中，当观测器输出的估算速度到达一定速度阈值范围时确定电机进入正常运转控制，即启动完成，该正常运转控制的内环为电流闭环控制、外环为速度闭环控制。

根据本发明的第二个方面，提出了一种电机控制装置，包括：存储器，存储器存储有计算机程序；控制器，控制器执行计算机程序时实现如上述任一技术方案的电机控制方法。

本发明提供的电机控制装置，计算机程序被控制器执行时实现如上述任一技术方案的电机控制方法的步骤，因此该电机控制装置包括上述任一技术方案的电机控制方法的全部有益效果。

根据本发明的第三个方面，提出了一种电机装置，包括上述电机控制装置。

本发明提供的电机装置包括上述电机控制装置，因此该电机装置包括上述技术方案的电机控制装置的全部有益效果。

根据本发明的第四个方面，提出了一种衣物处理装置，包括：电机；存储器，存储器存储有计算机程序；控制器，控制器执行计算机程序时实现如上述任一技术方案的电机控制方法。

本发明提供的衣物处理装置，计算机程序被控制器执行时实现如上述任一技术方案的电机控制方法的步骤，因此该衣物处理装置包括上述任一技术方案的电机控制方法的全部有益效果。

根据本发明的第五个方面，提出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如上述任一技术方案的电机控制方法。

本发明提供的计算机可读存储介质，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一技术方案的电机控制方法的步骤，因此该计算机可读存储介质包括上述任一技术方案的电机控制方法的全部有益效果。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了本发明的第一个实施例的电机控制方法的流程示意图；

图2示出了本发明的第二个实施例的电机控制方法的流程示意图；

图3示出了本发明的第三个实施例的电机控制方法的流程示意图；

图4示出了本发明一个具体实施例的电机控制方法的流程示意图；

图5示出了本发明实施例的电机启动控制原理图；

图6示出了本发明的一个实施例的电机控制装置的示意框图；

图7示出了本发明的一个实施例的电机装置的示意框图；

图8示出了本发明的一个实施例的衣物处理装置的示意框图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。

本发明第一方面的实施例，提出一种电机控制方法，图1示出了本发明的第一个实施例的电机控制方法的流程示意图。其中，该方法包括：

步骤102，开启观测器以输出估算速度，开启速度闭环控制以根据速度指令值与估算速度的差值输出电流指令值；

步骤104，开启电流闭环控制以根据电流指令值与电流检测值的差值输出电压指令值；

步骤106，根据电压指令值控制电机启动。

本发明提供的电机控制方法，开启观测器观测估算速度，开启速度闭环控制，电流指令值由速度闭环控制输出，开启电流闭环控制从而根据电流指令值与电流检测值的差值输出电压指令值，进一步地，根据电压指令值控制电机启动。本申请的实施例，去除速度开环阶段(开环阶段电流指令值为给定值)，使得电流指令值一直由速度闭环控制输出，且观测器的估算速度始终进入电流指令值的计算，避免相关技术中开环控制切换为闭环控制导致电流指令与速度指令的切换，从而避免切换所引起的转矩抖动、速度抖动等问题，使电机启动更加平滑平顺。

本实施例的电机可包括：BLDC(直流无刷电机)、SPMSM(表贴式永磁同步电机)、IPMSM(内嵌式永磁同步电机)、PMSM(永磁同步电机)等。观测器可采用反电动势观测器、状态观测器、滑膜观测器、龙贝格观测器等。

在上述任一实施例中，观测器获取估算速度，具体包括：根据反电动势和补偿系数，计算估算速度。在该实施例中，根据反电动势、补偿系数与估算速度的关系计算估算速度，即电机实际转速，计算公式为speedLpf＝E/Ke，其中speedLpf为估算速度，E为反电动势，Ke为补偿系数。

在上述任一实施例中，还包括：根据反电动势初始值和上一个采样周期的估算速度，计算补偿系数。在该实施例中，根据反电动势初始值和上一个采样周期的估算速度计算补偿系数，补偿系数非固定数值，而是与上一个采样周期的估算速度有关，能够使对电机的控制更加准确。

在上述任一实施例中，还包括：获取α轴反电动势观测值和β轴反电动势观测值，并根据α轴反电动势观测值和β轴反电动势观测值计算反电动势；或将q轴反电动势观测值作为反电动势。在该实施例中，反电动势有两种计算方案，一种是观测器根据电流和电压方程计算得到静止坐标系下的α轴反电动势观测值和β轴反电动势观测值，进而计算出反电动势；另一种是将旋转坐标系下的q轴反电动势观测值作为反电动势(q轴反电动势观测值为0)。

观测器可采用反电动势观测器、状态观测器、滑膜观测器、龙贝格观测器等计算反电动势电压。

在上述任一实施例中，步骤106，根据电压指令值控制电机启动，具体包括：根据电压指令值控制电机启动，直至估算速度处于速度阈值范围。在该实施例中，当观测器输出的估算速度到达一定速度阈值范围时确定电机进入正常运转控制，即启动完成，该正常运转控制的内环为电流闭环控制、外环为速度闭环控制。

图2示出了本发明的第二个实施例的电机控制方法的流程示意图。其中，该方法包括：

步骤202，开启观测器以输出估算速度，开启速度闭环控制以根据速度指令值与估算速度的差值输出电流指令值，开启电流闭环控制以根据电流指令值与电流检测值的差值输出电压指令值，以及获取观测器输出的估算转子角度，并根据估算转子角度控制电机；

步骤204，根据电压指令值和估算转子角度控制电机启动。

在该实施例中，自启动闭环开始，观测器所计算得到的角度值即成为转子角度指令值，根据转子角度指令值控制电机，避免相关技术中开环控制切换为闭环控制而导致的角度控制需由指令计算切换为观测器估算值的问题，从而避免切换所引起的角度抖动问题。

图3示出了本发明的第三个实施例的电机控制方法的流程示意图。其中，该方法包括：

步骤302，获取速度指令值的初始值、电流指令值的初始值和转子角度初始值；

步骤304，开启观测器以输出估算速度，开启速度闭环控制以根据速度指令值与估算速度的差值输出电流指令值，开启电流闭环控制以根据电流指令值与电流检测值的差值输出电压指令值，以及获取观测器输出的估算转子角度，并根据估算转子角度控制电机；

步骤306，根据电压指令值和估算转子角度控制电机启动。

在该实施例中，定位阶段包括获取速度指令值的初始值、电流指令值的初始值和转子角度初始值。开启速度闭环控制后，速度指令值会从初始速度开始以某一加速度升速，初始电流变更为速度闭环控制输出的电流指令值，转子角度初始值更为观测器输出的估算转子角度。

需要说明的是，转子角度初始值可以为给定值(即固定值)或为计算值，可由高频电压或电流注入法，短脉冲电流激励法等算法进行计算。

本申请具体实施例中，提出一种电机启动控制方法，可应用于无位置传感器三相直流永磁同步电机，如图4所示，电机启动控制方法包括：启动定位阶段、闭环启动阶段、闭环控制阶段和停机阶段(关闭逆变器)。其中，启动定位阶段包括：开启逆变器控制、设定电流、设定初始角度、开启电流环、计算控制电压，闭环启动阶段包括：观测器工作、速度环工作、取控制角度、电流环工作、计算控制电压，闭环控制阶段包括：开启观测器、开启速度环、取控制角度、电流环工作、计算控制电压。

图5示出了本发明实施例的电机启动控制原理图，电机启动控制原理包括：速度指令speed和估算速度speedLpf输入至速度PI(比例积分)控制器，输出速度PI控制器输出电流指令iq，电流指令iq和电流检测值iqFeed输入至电流PI控制器，电流PI控制器输出电压指令，再经电压坐标变换(dq、αβ、uvw)，利用空间矢量脉宽调制SVPWM经逆变器控制电机。电流检测模块检测逆变器电流，再经坐标变换(dq、αβ、uvw)，输入至状态观测器(速度与角度观测器)，状态观测器输出估算转速speedLpf和估算角度θ。自启动闭环开始，指令与速度观测器所计算得到的角度值即成为转子控制角度指令值。控制过程具体包括以下阶段：

(1)启动定位阶段：给定转子角度或估算转子初始角度，给定初始控制电流；开启电流环PI控制器；开启速度与角度观测器。

(2)闭环启动阶段：开启速度PI控制器，速度指令从初始速度开始以某一加速度升速，速度指令与速度位置观测器输出的估算速度之差值作为速度PI控制器的输入；速度PI控制器的输出为电机转矩电流指令iq；电流指令iq与电流检测值iqFeed之差为电流PI控制器的输入，电流PI控制器输出值为产生逆变器控制的电压指令。

(3)闭环控制阶段：当速度与角度观测器的估算速度到达一定范围条件时进入正常运转控制：内环为电流PI控制，外环为速度PI控制。

在启动闭环阶段，速度与角度观测器开始工作，由速度与角度观测器计算反电动势，然后根据反电动势、反电动势系数计算估算转速(即电机实际转速)。反电动势的计算方法包括以下两个方案：方案一，由速度与角度观测器电流和电压方程计算得到静止坐标系αβ下的反电动势电压观测值Eα和Eβ，根据公式计算反电动势E；方案二，将旋转坐标系dq下的q轴反电动势电压观测值Eq作为反电动势E。进而计算估算速度speedLpf，speedLpf＝E/Ke，其中Ke为补偿系数，Ke＝Ke0+k×speedLpf(n-1)，Ke0为反电动势初始值，speedLpf(n-1)为上个采样计算周期的速度与角度观测器的估算速度。补偿系数的范围和最合适值由实验测试数据分析比较后得到。

需要说明的是，估算速度speedLpf是由观测器计算得到的速度值speed经过低通滤波器滤波后的值，滤波器系数为K。

本实施例中，速度闭环在速度PI控制器和速度与角度观测器在启动之初即开始工作，此后转矩电流指令iq即由速度环输出得到。在启动同时，转矩控制角度指令也采用速度与角度观测器的角度估算值。去除开环阶段后，原有的开环切换为闭环时需特别控制的电流指令，速度指令，角度指令的切换过程均已取消，所引起的转矩抖动，速度抖动，角度变动等不良问题均不存在，是电机启动更加平滑平顺。

本发明第二方面的实施例，提出了一种电机控制装置，图6示出了本发明的一个实施例的电机控制装置600的示意框图。其中，该电机控制装置600包括：

存储器602，存储器602存储有计算机程序；

控制器604，控制器604执行计算机程序时实现如上述任一实施例的电机控制方法。

本发明提供的电机控制装置600，计算机程序被控制器604执行时实现如上述任一实施例的电机控制方法的步骤，因此该电机控制装置600包括上述任一实施例的电机控制方法的全部有益效果。

本发明第三方面的实施例，提出了一种电机装置，图7示出了本发明的一个实施例的电机装置700的示意框图。其中，该电机装置700包括：电机控制装置600。

本发明提供的电机装置700包括上述电机控制装置600，因此该电机装置700能够实现上述实施例的电机控制装置600的全部有益效果。

本发明第四方面的实施例，提出了一种衣物处理装置，图8示出了本发明的一个实施例的衣物处理装置800的示意框图。其中，该衣物处理装置800包括：

电机802；

存储器804，存储器804存储有计算机程序；

控制器806，控制器806执行计算机程序时实现如上述任一实施例的电机控制方法。

本发明提供的衣物处理装置800，计算机程序被控制器806执行时实现如上述任一实施例的电机控制方法的步骤，因此该衣物处理装置800能够实现上述任一实施例的电机控制方法的全部有益效果。

本实施例的电机可包括：BLDC(直流无刷电机)、SPMSM(表贴式永磁同步电机)、IPMSM(内嵌式永磁同步电机)、PMSM(永磁同步电机)等。

本发明第五方面的实施例，提出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如上述任一实施例的电机控制方法。

本发明提供的计算机可读存储介质，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例的电机控制方法的步骤，因此该计算机可读存储介质包括上述任一实施例的电机控制方法的全部有益效果。

在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，除非另有明确的规定和限定；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。