基于PWM控制的茶杯输送路轨电机调速电路及调速方法与流程

本发明涉及茶具输送控制，尤其涉及基于pwm控制的茶杯输送路轨电机调速电路及调速方法。

背景技术：

1、茶艺文化是中华传统文化的一张靓丽名片，也是一门精致的艺术形式，茶艺表演中的优雅仪式是茶艺文化的重要内容，茶艺师需要向外观多样的茶杯内注入茶水，服务人员将盛有香茶的茶杯不断送往顾客面前不利于茶艺表演的连贯性，因此，将茶杯自动输送控制与茶艺文化的表演进行针对性的改进融合成为当前技术人员的探索方向。

2、茶杯输送路轨是进行精心设计的控制系统，该系统可以自动将茶杯从茶艺师处输送到顾客面前，并将空闲的茶杯送回至茶艺师处，茶杯输送系统可以由电动传动装置、传感器、控制系统和特殊设计的输送通道等组成，通过特异的输送电机联合控制技术，实现对饮茶场景中无数量规律的茶杯进行姿态控制和平稳输送是针对当前场景亟须解决的重要问题。

3、例如，中国专利公开号：cn110963256a，该发明公开了一种输送机自适应调速控制方法，包括：获取变频电机的空载转矩值和满载转矩值；获取变频电机的最小转速和最大转速，将0～100%按照从小到大分成n个区间，每个区间对应一个转速；计算实际转矩值与空载转矩值的差值在区间中的占比，并进行量化，得到转矩量化值；根据转矩量化值计算运量量化值；确定运量量化值所在区间，获取该区间所对应的转速作为目标转速，该发明的输送机自适应调速控制方法，利用了转矩值与负载重量和转速之间的正相关关系，根据转矩值调节变频器的给定速度，使得电机的运行速度根据负载重量自适应调整。

4、现有技术中还存在以下问题：

5、现有技术未考虑在特殊的用茶场景中，由于顾客数量的波动以及顾客用茶的差异造成送茶轨道上的茶杯的实时数量出现无规则的波动，茶杯数量的波动导致送茶轨道切换位置处极易发生茶杯互相挤压，洒出的茶水极大影响顾客体验。

技术实现思路

1、为此，本发明提供基于pwm控制的茶杯输送路轨电机调速电路及调速方法，用以克服现有技术不能对茶杯输送状态稳定性以及茶杯本身特征进行结合分析，以及不能选择合适的调速时机进行电机调速的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供基于pwm控制的茶杯输送路轨电机调速方法，包括：

3、响应于送茶轨道正常运行信号，基于当前送茶轨道的输送电机的终端转矩绘制所述终端转矩随时间变化的转矩变化曲线；

4、基于所述转矩变化曲线获取曲线参数，基于所述曲线参数判定当前送茶轨道的茶杯在轨分布状态是否存在异常现象；

5、其中，所述曲线参数包括所述转矩变化曲线上若干数据点对应的斜率；

6、响应于所述茶杯在轨分布状态存在异常现象，基于所述曲线参数以及茶杯尺寸参数计算茶杯在不同送茶轨道切换过程中的轨道切换影响表征系数，以判定是否需要对当前送茶轨道对应的切换后的送茶轨道对应的输送电机进行调速；

7、其中，所述茶杯尺寸参数包括茶杯高度以及茶杯底面直径；

8、响应于需要对输送电机进行调速，在调速执行时间段内，对切换后的送茶轨道对应的输送电机调整输入的pwm信号，所述pwm信号包括占空比；

9、其中，所述调速执行时间段基于所述转矩变化曲线的曲线参数确定。

10、进一步地，获取曲线参数的步骤包括：

11、在所述转矩变化曲线确定若干数据点；

12、以数据点为基准确定包含所述数据点的预设长度的曲线段；

13、获取所述曲线段的两个端点的坐标，基于所述坐标确定两个端点连线的斜率；

14、将所述斜率确定为所述数据点对应的斜率。

15、进一步地，判定当前送茶轨道的茶杯在轨分布状态是否存在异常现象的过程包括：

16、基于所述数据点对应的斜率，计算若干数据点的斜率标准差，将所述斜率标准差与预设的斜率标准差阈值进行对比；

17、若所述斜率标准差大于所述斜率标准差阈值，则判定当前送茶轨道的茶杯在轨分布状态存在异常现象。

18、进一步地，计算所述轨道切换影响表征系数的过程还包括：

19、基于所述转矩变化曲线上若干数据点对应的斜率确定斜率最大值；

20、基于所述茶杯尺寸参数计算所述茶杯高度与所述茶杯底面直径的比值。

21、进一步地，按以下公式进行计算所述轨道切换影响表征系数：

22、；

23、其中，t为所述轨道切换影响表征系数，kmax为所述斜率最大值，k0为预设的斜率参考值，rs为所述茶杯高度与茶杯底面直径的比值，rs0为预设的比值参考值，μ为斜率权重系数，η为比值权重系数，e为常数。

24、进一步地，判定是否需要对当前送茶轨道对应的切换后的送茶轨道对应的输送电机进行调速的过程为：

25、将所述轨道切换影响表征系数与预设的轨道切换影响表征系数阈值进行对比；

26、若所述轨道切换影响表征系数大于所述轨道切换影响表征系数阈值，则判定需要对当前送茶轨道对应的切换后的送茶轨道对应的输送电机进行调速。

27、进一步地，确定所述调速执行时间段的步骤包括：

28、获取所述转矩变化曲线上若干数据点对应的斜率；

29、基于数据点对应的斜率筛选特征数据点，确定所述特征数据点对应的时刻；

30、确定各特征数据点对应的时刻之间的时间间隔，将时间间隔小于预设的时间间隔参考值的时刻划分在同一个调速执行时间段内。

31、进一步地，筛选特征数据点的过程为：

32、将数据点对应的斜率与预设的斜率参考值进行对比；

33、若所述斜率大于所述斜率参考值，则确定将所述数据点筛选为特征数据点。

34、进一步地，调整输入的pwm信号的过程包括：

35、基于所述轨道切换影响表征系数对切换后的送茶轨道对应的输送电机调整输入的pwm信号，所述pwm信号中的占空比与所述轨道切换影响表征系数成正相关。

36、进一步地，本发明还提供一种基于pwm控制的茶杯输送路轨电机调速电路，包括：

37、微控制器，用以生成pwm信号；

38、驱动放大器，其与所述微控制器电路连接，用以将所述pwm信号转换为电压和电流。

39、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过绘制终端转矩随时间变化的转矩变化曲线，通过转矩变化曲线获取曲线参数，基于曲线参数判定当前送茶轨道的茶杯在轨分布状态是否存在异常现象，通过曲线参数以及茶杯尺寸参数计算茶杯在不同送茶轨道切换过程中的轨道切换影响表征系数，以判定是否需要对当前送茶轨道对应的切换后的送茶轨道对应的输送电机进行调速，通过确定调速执行时间段，对切换后的送茶轨道对应的输送电机调整输入的pwm信号，进而，实现了对茶杯输送状态稳定性以及茶杯本身特征进行结合分析，以及选择合适的调速时机进行电机调速，提高了茶杯输送的稳定性，改善了顾客用茶体验。

40、尤其，本发明通过转矩变化曲线的曲线参数判定当前送茶轨道的茶杯在轨分布状态是否存在异常现象，本领域技术人员可以理解的是，在实际的用茶场景中，由于顾客数量的波动以及顾客用茶的差异，送茶轨道上的茶杯数量可能是不断波动的，造成距离固定的送茶轨道上茶杯之间分布的间隔距离不同，间隔距离紧密的茶杯在送茶轨道切换过程中可能由于茶杯晃动造成互相挤压以及磕碰，本发明通过获取输送电机的终端转矩，通过终端转矩的变化实时监测送茶轨道上茶杯数量的动态变化，送茶轨道上茶杯数量越多，输送电机的终端转矩越大，进而，实现了对茶杯输送状态稳定性的分析。

41、尤其，本发明通过曲线参数以及茶杯尺寸参数计算茶杯在不同送茶轨道切换过程中的轨道切换影响表征系数，本领域技术人员可以理解的是，在实际的用茶场景中每段输送轨道对茶杯实时的输送数量是波动的，转矩变化曲线对应的斜率值越大，表征送茶轨道上的茶杯数量发生短时急剧的增多，数量越多的茶杯在距离固定的送茶轨道上茶杯之间分布越拥挤，越容易在送茶轨道切换位置处发生相互挤压以及碰撞，相同的，茶杯高度与茶杯底面直径的比值越大，表征茶杯的重心越高以及底面提供的稳定接触面积越小，越容易在送茶轨道切换位置处由于重心不稳定发生相互挤压以及碰撞，本发明将曲线参数以及茶杯尺寸参数结合计算，实现了对茶杯输送状态稳定性以及茶杯本身特征进行结合分析，将难以表征的茶杯输送受数量以及本身形态特征的影响进行量化。

42、尤其，本发明通过转矩变化曲线的曲线参数确定调速执行时间段，在实际的用茶场景中每段输送轨道对茶杯实时的输送数量是变化的，转矩变化曲线的斜率大于预设的参考值，表征对应时刻的送茶轨道上的茶杯数量在增多，本发明将茶杯数量在增多的时刻筛选出来，通过确定时刻之间的时间间隔，时间间隔小于预设的参考值，表征这一时间段内送茶轨道上的茶杯数量在持续增多，本发明将茶杯数量持续增多的时间段确定为调速执行时间段，实现了选择合适的调速时机进行电机调速，提高了茶杯输送的稳定性，改善了顾客用茶体验。

43、尤其，本发明对切换后的送茶轨道对应的输送电机调整输入的pwm信号，本领域技术人员可以理解的是，对切换后的送茶轨道对应的输送电机适当调快运行速度，可以使送茶轨道切换位置处的茶杯与切换前的送茶轨道上的茶杯之间的间隔距离快速增大，避免姿态发生晃动的茶杯相互挤压以及碰撞，提高了茶杯输送的稳定性，改善了顾客用茶体验。