具体实施方式

结合以下应用场景对本发明作进一步描述。

参见图1、图2实施例所示一种集成式多路直流电机控制器，包括：主控模块1、PWM驱动模块2、H桥驱动输出模块3、电流反馈检测模块4、CAN通信模块5和模拟量输入检测模块6；其中

CAN通信模块5用于通过CAN总线与外部设备进行数据交互，用于接收配置信息及控制指令；

主控模块1用于根据配置信息及控制指令控制向PWM驱动模块2发送驱动指令；

PWM驱动模块2用于根据驱动指令生成高压PWM信号驱动H桥驱动输出模块3的MOS管桥，实现直流电机的驱动；

电流反馈检测模块4用于采集H桥驱动输出模块3驱动回路中的电流信息，并将采集的电流信息反馈到主控模块1，以使得主控模块1根据电流反馈信息发出相应的驱动指令；

模拟量输入检测模块6用于接收由温度传感器61采集的电机温度信号，并将接收到的电机温度信号转换为电压信号输入到主控模块1，以使得主控模块1根据接收到的电压信号获取电机温度检测值，并根据电机温度检测值输出相应的驱动指令。

上述实施方式中，提出了一种集成式多路直流电机控制器，该控制器中，通过CAN通信模块5与外部设备进行数据交互，接收针对不同直流电机的控制配置信息和控制指令，由主控模块1根据配置信及控制指令对相应的直流电机进行控制，其中主控模块1通过驱动PWM驱动模块2生成高压PWM信号以使得H桥驱动输出模块3相应的MOS管导通，从而通过H桥驱动输出模块3驱动直流电机运转。同时，控制器中还设置有电流反馈检测模块4对H桥驱动输出模块3的驱动回路中的电流信息进行采集，并实时反馈到主控模块1中，由主控模块1根据电流反馈信息输出相应的驱动指令，以实现直流电机运转的实时调节控制。其中控制器中还集成有模拟量输入检测模块6，用于实时接收直流电机运行过程中的状态信息，例如接收温度传感器61采集的直流电机在运行过程中的温度信号，通过模拟量输入检测模块6将由传感器采集的温度信号转换成数字电压信号的表示方式输入到主控模块1，供主控模块1根据接收到的数字电压信号转换成相应的电机温度检测值，通过电机温度检测值判断直流电机的运行状态信息，当直流电机出现异常状态时由主控模块1输出相应的驱动指令控制直流电机限速运行或停止运行。

上述实施方式提出的控制器集成度高，能够支持多路多通道的电机驱动控制；同时能够根据H桥电流状态检测，实现短路、过压检测，根据接收电机温度、振动信号等数据实现过温、异常等保护机制，安全性能高。同时配备有CAN通信有线接口，可进行对外数据交互，交互性能强；通过配备内部FLASH存储模块9，可存储多种电机控制匹配参数，能够针对不同型号、类型电机的控制，适配性强。同时能够提供各类传感器等外部设备的模拟量输入和5V稳定电压输出，扩展性强。提高了直流电机控制器的整体性能。

优选的，H桥驱动输出模块3为N路H桥驱动输出模块3；相应的，电流反馈检测模块4也为N路电流反馈检测模块4、模拟量输入检测模块6也为N路模拟量输入检测模块6，以使得控制器能够实现能够同时满足多个直流电机控制的需求。

优选的，H桥驱动输出模块3为10路H桥驱动输出模块3；相应的，电流反馈检测模块4也为10路电流反馈检测模块4、模拟量输入检测模块6也为10路模拟量输入检测模块6。

优选的，控制器还包括FLASH存储模块9，

FLASH存储模块9用于存储接收到的配置信息和和写入参数。

优选的，控制器还包括电源模块7和输出供电模块8；

电源模块7分别和电流反馈检测模块4、主控模块1、H桥驱动输出模块3、CAN通信模块5和FLASH存储模块9连接，用于为电流反馈检测模块4、主控模块1、H桥驱动输出模块3、CAN通信模块5和FLASH存储模块9供电；

输出供电模块8用于为外部功能模块供电。

优选的，电源模块7包括依次连接的电池单元、防反电路单元和稳压电路单元；其中

电池单元用于提供电源，经过防反单路单元和稳压电路单元降压后输出5V电源，分别给电流反馈检测模块4、主控模块1、H桥驱动输出模块3、CAN通信模块5和FLASH存储模块9供电。

优选的，温度传感器61用于采集电机绕组的温度检测信号，通过模拟量输入检测模块6将采集的温度检测信号转换为电压信号输入到主控模块1；

主控模块1进一步包括温度检测单元11；

温度检测单元11用于根据接收到的电压信号获取电机温度检测值，并进一步根据获取的电机温度检测值判断电机是否存在异常情况，输出温度异常检测结果；

主控模块1根据温度检测单元11输出的温度异常检测结果输出相应的驱动指令。

优选的，模拟量输入检测模块6还用于接收由振动传感器62采集的电机振动信号，并将接收到的振动信号转换为电压信号输入到主控模块1，以使得主控模块1根据接收到的电压信号获取电机振动检测信号，并根据电机振动检测信号输出相应的驱动指令。

其中，控制器还包括设置在直流电机上的振动传感器62，通过模拟量输入检测模块6接收由振动传感器62传输的模拟振动信号，将其转换为数字电压信号输入到主控模块1，以使得主控模块1根据数字电压信号换算得到电机振动检测信号，并进一步根据电机振动检测信号对直流电机的运行状态进行分析，根据状态分析结果输出相应的驱动指令。

优选的，振动传感器62用于采集电机轴承的振动信号，

主控模块1进一步包括振动检测单元12；

振动检测单元12用于根据接收到的电压信号获取电机振动检测信号，并进一步根据获取的电机振动检测信号进行故障分析，分析电机是否存在异常情况，输出振动异常检测结果；

主控模块1根据振动检测单元12输出的振动异常检测结果输出相应的驱动指令。

上述实施方式中，通过在控制器主控模块1中设置振动检测单元12，能够将从直流电机轴承采集的振动信号进行故障分析，能够通过振动检测信号准确分析直流电机的运行状态，当直流电机存在异常情况时，主控模块1能够根据异常检测结果输出相应的驱动指令，通过PWM驱动模块2对H桥驱动输出模块3进行控制，从而控制直流电机降速或者制动。

一种实施方式中，振动检测单元12根据获取的电机振动检测信号进行故障分析，具体包括：

将获取的电机振动检测信号表示为Z(t)；

对电机振动检测信号Z(t)进行经验模态分解，获取分解后的N个IMF分量{IMF₁,IMF₂,IMF₃,…IMF_n,…,IMF_N}，其中，IMF_n表示分解后的第n个IMF分量，其中n＝1,2,…,N；

针对各个IMF分量，对各IMF分量进行增强处理，获取增强处理后的各IMF分量；

根据增强处理后的各IMF分量组成电机振动检测信号的特征向量，并将特征向量输入到训练好的异常分析模型中进行分析，获取异常分析模型输出的异常检测结果。

优选的，振动检测单元12中，针对各个IMF分量，对各IMF分量进行增强处理，获取增强处理后的各IMF分量，具体包括：

分别对获取的N个IMF分量进行噪声检测，检测噪声IMF分量，具体包括：

分别计算各IMF分量的噪声检测因子，其中采用的噪声检测因子计算函数为：

式中，J(n)表示第n个IMF分量的噪声检测因子，其中n＝1,2,…,N-1，IMF_n(t)表示第n个IMF分量中第t个IMF分量幅值，k表示偏移因子，其中其中L表示IMF分量的长度，IMF_n+1(t)表示第n+1个IMF分量中第t个IMF分量幅值；max_k(*)表示当k取不同值的情况下，使得*能够取得的最大值；

将获取的各IMF分量的噪声检测因子分别和设定的阈值T进行比较，当存在J(n)＞T(n)时，则标记该第n个IMF分量为噪声IMF分量

针对被标记的噪声IMF分量进一步对噪声IMF分量进行增强处理，具体包括：

基于设定的小波基和尺度对噪声IMF分量进行小波分解，获取噪声IMF分量的高频小波系数和低频小波系数，针对获取的高频小波系数进行阈值处理，获取阈值处理后的高频小波系数；并将低频小波系数和阈值处理后的高频小波系数进行重构，得到增强处理后的IMF分量

针对没有被标记为噪声IMF分量的IMF分量，则不对其进行处理，直接将该IMF分量记为增强处理后的IMF分量；

得到增强处理后的各IMF分量

其中，电机振动检测信号的特征向量则可以表示为

优选的，针对各IMF分量设定的阈值其中|Z|_mean表示电机振动检测信号中各检测点的幅值绝对值的平均值，μ₁表示噪声调节因子，表示针对第n个IMF分量的适应性调节因子。

优选的，异常分析模型采用基于神经网络搭建的异常分析模型，将电机振动检测信号的特征向量输入到异常分析模型中，由异常分析模型根据输入的特征向量进行分析，输出异常检测结果。

上述实施方式中，特别提出了一种基于振动检测单元12基于电机振动监测信号进行直流电机故障分析的技术方案，首先对获取的电机振动检测信号进行经验模态分解，获取多个IMF分量作为特征向量，并进一步基于异常分析模型对特征向量进行分析，输出异常检测结果。其中在基于IMF分量构建特征向量的过程中，考虑到异常的直流电机通常会由于过载等情况导致释放大量磁场信号，因此直流电机本身就对通过振动传感器62采集的振动信号造成噪声干扰，从而导致了控制器的主控模块1基于振动信号对直流电机进行异常分析的准确性受到影响。因此特别提出了一种在经验模态分解后，针对需要构建特征向量的IMF分量进行增强处理，其中首先对各IMF分量通过噪声检测因子判断噪声IMF分量，并提出了一种噪声检测因子计算函数，通过噪声检测因子能够准确反映各IMF分量中收到噪声影响的程度；其中在噪声检测因子计算函数中，特别采用横向、纵向和多尺度的比对方式来准确反映IMF分量收到噪声干扰的情况，当噪声检测因子大于设定的阈值时，则表明该IMF分量收到明显的噪声干扰影响，因此进一步对该IMF分量进行基于小波分解的增强处理，以去除该IMF分量中包含的噪声干扰，从而提高了基于IMF分量构建特征向量的质量，从而使得特征向量能够准确反映直流电机轴承的工作状态，间接提高了控制器根据直流电机振动检测信号进行直流电机运行状态判断的准确性，并在直流电机出现异常状态下实现准确的智能化调控奠定了基础。

需要说明的是，在本发明各个实施例中的各功能单元/模块可以集成在一个处理单元/模块中，也可以是各个单元/模块单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元/模块集成在一个单元/模块中。上述集成的单元/模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元/模块的形式实现。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当分析，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。