一种基于永磁电机弱磁控制的AGV舵轮控制方法及系统与流程

本发明涉及舵轮驱动控制，特别是一种基于永磁电机弱磁控制的agv舵轮控制方法及系统。

背景技术：

1、agv舵轮是指继承了驱动电机、向电机的一体化机械机构。使得agv在暗转舵轮后可以实现转向与平移的同时操作，agv舵轮适配性强，可以快速布置在agv上。配合现有的线路导航技术可以实现agv的自动导航以及绕行避物等功能。

2、目前的部分agv舵轮是通过永磁电机实现驱动电机的运转，而采用普通电机实现转向电机的运转，在接收到控制信号后，系统会进行电流电压的分配，以实现控制永磁电机的控制，但是由于在控制时会受限于转向电机的电流分流，从而无法实现永磁电机的平稳控制，这样会导致agv小车上的货物容易掉落。

技术实现思路

1、针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种基于永磁电机弱磁控制的agv舵轮控制方法及系统，以实现agv能够平稳的进行转向与平移。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种基于永磁电机弱磁控制的agv舵轮控制系统，包括信号接收端、处理模块以及舵轮控制端，所述舵轮控制端安装于agv上，所述舵轮控制端包括转向控制模块以及平移控制模块；

3、所述接收端用于接收并解析控制信号，得到平移信号以及转向信号，所述接收端将平移信号以及转向信号发送给所述处理模块；

4、所述处理模块包括第一子模块、第二子模块以及第三子模块；

5、所述第一子模块用于接收所述转向信号，并根据所述转向信号得到转向电机驱动时所使用的电流，并标记为第一电流，将第一电流转化为第一控制信号，将第一控制信号发送给转向模块；

6、所述第二子模块用于接收并解析所述平移信号，其中所述平移信号的类型包括减速信号、匀速信号以及提速信号；判断所述平移信号是否为提速信号，若是提速信号，则向第一子模块发出调节指令，并将平移信号转发给第三子模块，若非提速指令，则将所述平移信号转发给第三子模块；

7、所述第一子模块还用于在接收调节指令后，将第一电流的数据发送给第三子模块；

8、所述第三子模块根据平移信号或平移信号与第一电流的组合，获得永磁电机驱动时所使用的电流，标记为第二电流，并将第二电流转化为第二控制信号，将第二控制信号发送给平移控制模块；

9、所述转向控制模块用于接收第一控制信号的数据，并根据第一控制信号控制转向电机运作；

10、所述平移控制模块用于接收第二控制信号的数据，并根据第二控制信号控制永磁电机运作。

11、优选的，所述第一子模块包括圈数计算单元、修正单元以及第一信号生成单元；

12、所述圈数计算单元用于解析agv的转向角度，并根据转向角度与转向电机的比例关系获取得到转向电机的转动圈数；根据电机的功率以及转动圈数获取电机所需电流，作为第一期望电流，并将第一期望电流发发送给修正单元与第一信号生成单元；

13、所述修正单元用于接收所述第一期望电流数据，并将第一期望电流输入到卡尔曼滤波器中进行预测，得到第一电流，并将所述第一电流发送给所述第一信号生成单元；

14、所述第一信号生成单元用于接收所述第一电流数据与第一期望电流，并将第一电流数据与第一期望电流输入值pid控制器中，得到所述第一控制信号。

15、优选的，所述第三子模块包括第一调节单元与第二调节单元；

16、所述第一调节单元用于接收所述平移信号，并将所述平移信号输入到永磁电机的编码器中，得到所述第二电流；

17、所述第二调节单元用于接收平移信号与第一电流，并获取当前永磁电机的转速，判断永磁电机的转速是否大于转折转速，若小于，则采用mtpa的电流控制方式生成相应的d轴与q轴的电流，将d轴与q轴的电流作为第二电流；

18、若大于，则根据电机的运行参数、设计参数以及目标转速获取d轴的电流，根据最大电流、d轴的电流以及第一电流获取q轴电流的限制值，将d轴电流以及q轴电流的限制值作为第二电流。

19、优选的，所述第二调节单元还包括d轴调节子单元；

20、所述d轴调节子单元用于实时获取q轴的给定电流iqref，将给定电流iqref输入到低通滤波器，得到第一参数i′qref；

21、实时获取q轴的反馈电流iq，将给定电流iq输入到低通滤波器，得到第二参数i′q；

22、获取第一参数i′qref与第二参数i′q的差值e，将差值e作为pi控制器的输入，得到电流反馈给定项d1；

23、根据额定电流in和额定转速ωn计算出弱磁电流的前馈给定项的放大系数kc；

24、获取当前弱磁的转速增量，通过所述放大系数kc对转速增量进行调节，得到电流反馈给定项d2；

25、通过反馈给定项d1和前馈给定项d2相加得到d轴的电流。

26、一种基于永磁电机弱磁控制的agv舵轮控制方法，应用于一种基于永磁电机弱磁控制的agv舵轮控制系统，包括以下步骤：

27、步骤s1：接收并解析控制信号，得到平移信号以及转向信号；

28、步骤s2：根据所述转向信号得到转向电机驱动时所使用的电流，并标记为第一电流；

29、步骤s3：接收并解析所述平移信号，判断所述平移信号是否为提速信号，若是提速信号，则根据平移信号与第一电流的组合，获得永磁电机驱动时所使用的电流，标记为第二电流；

30、若非提速指令，则根据平移信号得永磁电机驱动时所使用的电流，标记为第二电流；

31、步骤s4：将第一电流转化为第一控制信号，第二电流转化为第二控制信号；

32、根据第一控制信号控制转向电机运作；

33、根据第二控制信号控制永磁电机运作。

34、优选的，所述步骤s4中将第一电流转化为第一控制信号的步骤具体如下：

35、解析agv的转向角度，并根据转向角度与转向电机的比例关系获取得到转向电机的转动圈数；根据电机的功率以及转动圈数获取电机所需电流，作为第一期望电流；

36、第一期望电流输入到卡尔曼滤波器中进行预测，得到第一电流；

37、将第一电流数据与第一期望电流输入值pid控制器中，得到所述第一控制信号。

38、优选的，第一控制信号的获取公式具体如下：

39、

40、其中e(k)为本次第一电流与第一期望电流之间的差值，e(i)为第i次计算中第一电流与第一期望电流之间的差值，t为本次转向的调节时间，kp、ki、kd分别为比例系数、积分系数以及微分系数。

41、优选的，其中永磁电机驱动时所使用的电流包括q轴电流以及d轴电流；

42、步骤s3中根据平移信号与第一电流的组合，获得永磁电机驱动时所使用的电流的具体步骤如下：

43、判断电机当前转速是否低于转折转速；若低于，则采用mtpa的电流控制方式生成相应的d轴与q轴的电流；

44、若不低，于则实时获取q轴的给定电流iqref，将给定电流iqref输入到低通滤波器，得到第一参数i′qref；

45、实时获取q轴的反馈电流iq，将给定电流iq输入到低通滤波器，得到第二参数i′q；

46、获取第一参数i′qref与第二参数i′q的差值e，将差值e作为pi控制器的输入，得到电流反馈给定项d1；

47、根据额定电流in和额定转速ωn计算出弱磁电流的前馈给定项的放大系数kc；

48、获取当前弱磁的转速增量，通过所述放大系数kc对转速增量进行调节，得到电流反馈给定项d2；

49、通过反馈给定项d1和前馈给定项d2相加得到d轴的电流id；

50、所述q轴电流的限制方式如下：

51、根据d轴电流与第一电流对q轴电流进行限制，其中q轴电流的限制值的获取公式如下：

52、

53、其中imax为最大输出电流、id为d轴的电流、ρ为大于1的调节系数、i1为第一电流。

54、优选的，电流反馈给定项d1的获取公式具体如下：

55、d1(t)＝kp′e(t)+ki′∫e(t)dt；

56、其中t为时间、kp′与ki′分别为pi控制器中的比例增益系数和积分增益系数；

57、其中获取放大系数kc的获取公式具体如下：

58、

59、其中in为额定电流、ωn为额定转速；

60、获取前馈给定项d2的获取公式具体如下：

61、d2＝-|(st-sz)×kc|；其中st为目标转速，sz为转折转速。

62、上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：所述处理模块与接受模块不放置在agv或者舵轮上，因为在进行数据处理时，需要使用到具有较高运算效力的运算设备，该些设备体积较大，无法有效安装于agv上。通过在外部设置算力单元来计算得到第一控制信号与第二控制信号即刻，因此所述agv舵轮只需要设置接受与反馈信号的功能即刻，减轻了agv舵轮适配算法的困难性。