具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作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。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

另外，下述各方法实施例中的步骤时序仅为一种举例，而非严格限定。

本发明实施例提供的电机控制方法可以由一可移动平台来执行，该可移动平台可以是无人机、机器人、扫地机等。

以无人机的场景为例，用户可以通过控制器控制无人机飞行，用户可以向控制器发出让无人机进行加速的加速指令，控制器可以根据该加速指令，控制无人机进行提速。可以理解的是，无人机飞行的动力来自于电机，当需要无人机进行提速时，电机的转速需要相应提升。通过本发明实施例提供的方法，能够控制电机在保障对加速指令响应速度的情况下，稳定地提高电机的转速，以实现无人机加速的过程。

下面结合以下一些实施例来说明本文提供的电机控制方法的执行过程。

图1为本发明实施例提供的一种电机控制方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S101，确定当前时刻电机的直轴输出电流信号和交轴输出电流信号。

步骤S102，获取直轴参考电流信号和交轴参考电流信号。

步骤S103，根据直轴输出电流信号和直轴参考电流信号，确定直轴电流误差信号，以及，根据交轴输出电流信号和交轴参考电流信号，确定交轴电流误差信号。

步骤S104，通过第一PI控制器对直轴电流误差信号进行调整，以得到直轴输入电压信号，通过第二PI控制器对交轴电流误差信号进行调整，以得到交轴输入电压信号。

步骤S105，根据直轴输入电压信号和交轴输入电压信号控制电机转动。

在实际应用中，当用户触发了加速指令时，会产生加速指令对应的交轴参考电压信号，下文为了方便描述，用Vq_ref表示交轴参考电压信号。例如，假设可以通过五个加速档位对无人机进行加速，该五个加速档位中的最低加速档位对应的Vq_ref是1V，该五个加速档位中的最高加速档位对应的Vq_ref是5V，当用户选择了任一加速档位时，会对应生成Vq_ref，该Vq_ref会输入到电机控制系统中。

如图2所示，是本发明实施例提供的一种电机控制系统的结构示意图。通过电机控制系统对Vq_ref的处理，会对应生成用于控制三相电桥的占空比信号，该占空比信号直接影响三相电桥输出的三相电压信号和三相电流信号的大小，最终三相电桥输出的三相电作用到电机上，实现电机的提速和降速。

需要说明的是，电机控制系统是按照控制周期对电机进行调控的，在每个控制周期中，电机控制系统基于Vq_ref、当前时刻电机的直轴输出电流信号和交轴输出电流信号，实现对电机的调控。为了方便描述，下文将使用Id表示当前时刻电机的直轴输出电流信号，Iq表示当前时刻电机的交轴输出电流信号。

上述Id影响电机的最高转速，在本发明实施例中，让Id接近等于0即可，不干涉Id的值。上述Iq影响电机的转矩，当Iq增大时，电机的转矩加大，电机提速，当Iq减小时，电机的转矩减小，电机减速。

为了获取Id和Iq，可以采集当前时刻电机的三相电流信号和三相电压信号，对三相电流信号和三相电压信号进行克拉克变换(英文表示为Clarke变换)和帕克变换(英文表示为Park变换)，得到Id和Iq。当前时刻电机的三相电流信号可以表示为Ia、Ib和Ic，三相电压信号可以表示为Va、Vb和Vc。

可以通过三相电检测装置来采集电机上的Ia、Ib、Ic、Va、Vb和Vc，在采集到Ia、Ib和Ic之后，可以对Ia、Ib和Ic进行Clarke变换，得到当前时刻电机的正交输入电流信号(下文表示为Iα和Iβ)，Iα和Iβ为静止坐标系下的值。在采集到Va、Vb和Vc之后，可以对Va、Vb和Vc进行Clarke变换，得到正交输入电压信号(下文表示为Vα和Vβ)，Vα和Vβ也是静止坐标系下的值。在得到Iα、Iβ、Vα和Vβ之后，可以将Iα、Iβ、Vα和Vβ输入到电机角度观测器中，电机角度观测器输出当前时刻电机的速度和旋转角度(下文表示为θ)。在得到θ之后，可以根据θ，对Iα和Iβ进行Park变换，得到Id和Iq，Id和Iq为旋转坐标系下的值。

在获取Id和Iq之外，还可以获取直轴参考电流信号(下文表示为Id_ref)和交轴参考电流信号(下文表示为Iq_ref)。Id_ref可以作为Id的参照调控信号，Iq_ref可以作为Iq的参照调控信号。

前文提到可以让Id接近等于预设幅值，该预设幅值可以是0。为了实现这个目的，可以将Id_ref设置为0，这样参照Id_ref对Id进行调控时，可以使得Id与Id_ref接近相等，进而Id的值可以控制在0的附近。

上述获取Iq_ref的过程可以实现为：获取Vq_ref；根据Vq_ref，确定Iq_ref。

在实际应用中，根据Vq_ref，确定Iq_ref的过程可以实现为：确定Vq_ref与电机上一控制周期输入的交轴输入电压信号(下文表示为Vq)的电压差值；将电压差值输入到第三PI控制器中，得到Iq_ref。

需要说明的是，PI控制器是一种线性控制器，它可以根据参照调控信号与系统中实际输出的电信号构成偏差信号，将偏差信号的比例和积分通过线性组合构成控制量，通过控制量对系统中实际输出的电信号进行调节。

通过第三PI控制器的调控，可以使得Vq追随Vq_ref的值，在实际调控过程中，第三PI控制器是通过控制量Iq_ref来实施对Vq的调控的。

在实际应用中，在用户未触发加速指令时，电机控制系统在经过一定调控之后是处于稳定状态的，此时的Vq'也是相对固定的，Vq'接近等于Vq_ref'。当用户刚刚触发了加速指令时，Vq_ref突然增加，此时的Vq还未发生改变，Vq与Vq_ref之间存在的误差较大。将一个较大的误差信号输入到第三PI控制器时，第三PI控制器输出相对较大的Iq_ref，通过该较大的Iq_ref，经过控制环的作用，使得Vq迅速升高，但是此时的Vq是快速接近Vq_ref，它们之间可能仍然存在误差，该误差较小。在之后的调控周期，将较小的误差信号输入到第三PI控制器时，第三PI控制器输出相对较小的Iq_ref，通过该较小的Iq_ref，使得Vq慢慢升高且越来越接近甚至最后等于Vq_ref。

通过上述过程，在给定Vq_ref之后，可以根据Vq计算当前时刻的Iq_ref。在获取到Iq和Iq_ref之后，可以根据Iq和Iq_ref，确定交轴电流误差信号。相应地，在给定Id_ref之后，可以根据Id_ref和获取到的Id，确定直轴电流误差信号。将直轴电流误差信号输入到第一PI控制器，得到直轴输入电压信号(下文表示为Vd)。将交轴电流误差信号输入到第二PI控制器，得到Vq。

通过图2可见，在本发明实施例提供的电机控制系统中，设置有d轴电流环和q轴电流环。其中，q轴电流环中的主要模块为第二PI控制器，该q轴电流环为从Iq经第二控制器到Vq，从Vq到三相电桥，采集三相电桥输出的三相电流信号和三相电压信号之后，经过Clarke变换，再到Park变换最终回到Iq。

当用户触发加速指令之后，Vq_ref突然增加，Iq也是迅速增加的。由于Iq和Vd之间存在耦合作用，Iq的迅速增加会导致Vd也速度增加，而Vd可以通过d轴电流环中的第一PI控制器来调节。相应地，在Iq迅速增加之后，Iq被q轴电流环中的第二PI控制器来调节，通过第二PI控制器的调节使得Iq始终追随Iq_ref的值，而当Iq_ref稳定时，Iq也是稳定的。这样，稳定的Iq和被调节的Vd之间不会通过耦合作用相互影响而产生难以抑制的振荡。

在第一PI控制器输出Vd以及第二PI控制器输出Vq之后，电机控制系统可以根据Vd和Vq控制电机转动。

可选地，根据Vd和Vq控制电机转动的过程可以实现为：基于θ，对Vd和Vq进行帕克逆变换(可以表示为Park逆变换)，得到正交输出电压信号(下文表示为Vα和Vβ)；基于Vα和Vβ控制电机转动。

可选地，基于Vα和Vβ控制电机转动的过程可以实现为：确定Vα和Vβ对应的电机下一控制周期输入的三相电流信号(表示为Ia'、Ib'和Ic')和三相电压信号(表示为Va'、Vb'和Vc')；确定Ia'、Ib'、Ic'、Va'、Vb'和Vc'对应的占空比信号；基于占空比信号控制电机转动。

在实际应用中，如图2所示，可以将Ia'、Ib'、Ic'、Va'、Vb'和Vc'输入到空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation，简写为SVPWM)模块，得到对应的占空比信号。该占空比信号可以用于调节三相电桥中金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，简写为MOSFET)的工作参数，通过调节MOSFET的工作参数，最终实现控制电机电机转动的目的。

图3为本发明实施例提供的另一种电机控制方法的流程图，如图3所示，该方法包括如下步骤：

步骤S301，确定当前时刻电机的直轴输出电流信号和交轴输出电流信号。

步骤S302，获取直轴参考电流信号。

步骤S303，获取交轴参考电压信号。

步骤S304，获取与交轴参考电压信号对应的标定电流信号。

步骤S305，确定第三PI控制器输出的电流信号和标定电流信号的和作为交轴参考电流信号。

步骤S306，根据直轴输出电流信号和直轴参考电流信号，确定直轴电流误差信号，以及，根据交轴输出电流信号和交轴参考电流信号，确定交轴电流误差信号。

步骤S307，通过第一PI控制器对直轴电流误差信号进行调整，以得到直轴输入电压信号，通过第二PI控制器对交轴电流误差信号进行调整，以得到交轴输入电压信号。

步骤S308，根据直轴输入电压信号和交轴输入电压信号控制电机转动。

区别于图1对应的实施例，在本发明实施例中，提供另外一种获取交轴参考电流信号(Iq_ref)的方式，其他信号的处理方式与图1对应的实施例相似，可以参见图1对应的实施例中具体描述的内容，在此不再赘述。

在实际应用中，如图4所示，在获取到Vq_ref之后，可以获取与Vq_ref对应的标定电流信号(下文表示为Iq_f)。该过程可以通过前馈模块实现。

可以理解的是，既然可以获取与Vq_ref对应的Iq_f，表示可以预先标定Vq_ref和Iq_f的对应关系，该对应关系可以以列表形式表示，也可以通过算法表示。具体Vq_ref能够取值的范围是一定的，可以确定Vq_ref可能的取值，然后通过向电机控制系统输入不同给定的Vq_ref，在电机控制系统稳定的状态下测试q轴输入电流信号，得到Iq_f。可以将这些Vq_ref和测得的Iq_f相应存储在列表中，当给定Vq_ref时，通过该列表可以查得系统在稳定状态下的Iq_f。也可以基于这些Vq_ref和测得的Iq_f，拟合Vq_ref和Iq_f之间的对应关系的公式，当给定Vq_ref时，可以通过该公式，计算出相应的Iq_f。

实际情况中，在给定Vq_ref时，电机控制系统是需要经过几个控制周期的调控，才能使得电机控制系统处于稳定状态的，这一过程耗时较长。而通过前馈模块，当给定Vq_ref时，通过查询Vq_ref和稳定状态下Iq_f的对应关系，可以立即确定给定的Vq_ref对应的Iq_f，提高电机控制系统的响应速度。

由于测得Vq_ref和Iq_f的对应关系的实验环境和实际使用电机控制系统环境之间的偏差，导致实际使用电机控制系统时，实际稳定状态下的Iq_f'可能与实验测得的Iq_f之间存在偏差，为了消除这种偏差，可以将第三PI控制器输出的电流信号(下文表示为Iq_pi)和Iq_f之间作和，将得到的和作为Iq_ref。

通过本发明实施例提供的方法，通过设置前馈模块，可以提高电机控制系统的响应速度，同时由于电机控制系统中设置的d轴电流环以及q轴电流环的调节作用，可以保证在使得电机系统具有较高响应速度的情况下，当用户触发加速指令时，电机控制系统能够稳定运行。故此，当电机控制系统能够稳定运行时，电机可以稳定的进行提速，防止在提速过程中无人机出现抖动现象。

以下将详细描述本发明的一个或多个实施例的电机控制装置。本领域技术人员可以理解，这些电机控制装置均可使用市售的硬件组件通过本方案所教导的步骤进行配置来构成。

图5为本发明实施例提供的一种电机控制装置的结构示意图。如图5所示，该装置包括：确定模块51、获取模块52、调整模块53、控制模块54。

确定模块51，用于确定当前时刻电机的直轴输出电流信号和交轴输出电流信号。

获取模块52，用于获取直轴参考电流信号和交轴参考电流信号。

确定模块51，用于根据直轴输出电流信号和直轴参考电流信号，确定直轴电流误差信号，以及，根据交轴输出电流信号和交轴参考电流信号，确定交轴电流误差信号。

调整模块53，用于通过第一PI控制器对直轴电流误差信号进行调整，以得到直轴输入电压信号，通过第二PI控制器对交轴电流误差信号进行调整，以得到交轴输入电压信号。

控制模块54，用于根据直轴输入电压信号和交轴输入电压信号控制电机转动。

可选地，获取模块52，用于：获取交轴参考电压信号；根据交轴参考电压信号，确定交轴参考电流信号。

可选地，获取模块52，用于：确定交轴参考电压信号与电机上一控制周期输入的交轴电压信号的电压差值；通过第三PI控制器对电压差值进行调整，以第三PI控制器输出的电流信号作为交轴参考电流信号。

可选地，获取模块52，用于：获取与交轴参考电压信号对应的标定电流信号；确定第三PI控制器输出的电流信号和标定电流信号的和作为交轴参考电流信号。

可选地，直轴参考电流信号为预设幅值的电流信号。

可选地，预设幅值为0。

可选地，确定模块51，用于：采集当前时刻电机的三相电流信号和三相电压信号；对三相电流信号和三相电压信号进行克拉克变换和帕克变换，得到当前时刻电机的直轴输出电流信号和交轴输出电流信号。

可选地，确定模块51，用于：对三相电流信号和三相电压信号进行克拉克变换，得到当前时刻电机的正交输入电流信号和正交输入电压信号；基于正交输入电流信号和正交输入电压信号，确定当前时刻电机的旋转角度；基于旋转角度，对正交输入电流信号和正交输入电压信号进行帕克变换，得到当前时刻电机的直轴输出电流信号和交轴输出电流信号。

可选地，确定模块51，用于：基于旋转角度，对直轴输入电压信号和交轴输入电压信号进行逆帕克变换，得到正交输出电压信号；基于正交输出电压信号控制电机转动。

可选地，确定模块51，用于：确定正交电压信号对应的电机下一控制周期输入的三相电流信号和三相电压信号；确定电机下一控制周期输入的三相电流信号和三相电压信号对应的占空比信号；基于占空比信号控制电机转动。

图5所示装置可以执行前述图1至图4所示实施例中提供的电机控制方法，详细的执行过程和技术效果参见前述实施例中的描述，在此不再赘述。

在一个可能的设计中，上述图5所示电机控制装置和电机的结构可实现为一可移动平台。如图6所示，该可移动平台可以包括：电机控制装置61和电机62。

另外，本发明实施例提供了一种非暂时性机器可读存储介质，非暂时性机器可读存储介质上存储有可执行代码，当所述可执行代码被可移动平台执行时，使可移动平台至少可以实现如前述图1至图4所示实施例中提供的电机控制方法。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

本发明实施例提供的电机控制方法可以由某种程序/软件来执行，该程序/软件可以由网络侧提供，前述实施例中提及的可移动平台可以将该程序/软件下载到本地的非易失性存储介质中，并在其需要执行前述电机控制方法时，通过CPU将该程序/软件读取到内存中，进而由CPU执行该程序/软件以实现前述实施例中所提供的电机控制方法，执行过程可以参见前述图1至图4中的示意。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。