[发明专利]电机矢量控制方法、装置和飞行器

说明书

本发明公开了一种电机矢量控制方法、装置和飞行器，所述方法，包括以下步骤：接收脉冲位置调制PPM信号；根据PPM信号获取电机的第一给定电压信号；采用d轴给定电流为0的控制方式以获取电机的d轴电压；根据第一给定电压信号和电机的d轴电压计算下一时刻电机的q轴电压，并根据电机的d轴电压和下一时刻电机的q轴电压对电机进行矢量控制。该方法采用直接电压给定的方式对电机进行最大转矩控制，不仅能够减小采用方波控制产生的转矩脉动，减小振动和噪音，而且解决了采用速度闭环控制时造成的失控和机身剧烈抖动的问题。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种电机矢量控制方法、装置和飞行器。

背景技术

现有应用在无人机上的电机大多是三相无刷直流电机，通过电子调速器对电机进行控制。

目前，市面上多采用六拍式的方波调速器对电机进行控制，即将输入的脉宽信号转换为PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号的占空比来对电机进行速度调节。但由于一个电角度周期内只有六次换相，电流波形为方波，因而会产生很大的转矩脉动，该脉动将引起飞行器(如无人机)桨的振动，从而对飞行器的整体平稳性造成一定影响，而且会产生较大的噪声。

另外，也有采用矢量控制的方法对电机进行控制，即在一个电角度周期内根据转子位置控制电压矢量连续输出，输出的电流波形为正弦波，从而可以实现转矩的平稳输出。但由于通用的矢量控制方法一般为速度闭环控制方式，如果直接应用于飞行器中，则将存在以下问题：

(1)由于从飞行控制器输入至电子调速器的信号为0％到100％的脉宽信号，需要分别对应速度给定的最低转速和最高转速。当设定最高转速时，由于电池电压逐渐下降，输出有可能达不到最高转速，从而造成飞行器失控；

(2)飞行控制器在稳定飞机姿态时会输出变化的脉宽信号，这会造成速度给定的快速变化，根据速度闭环控制，输出转矩将会快速变化，从而导致飞行器机身的剧烈抖动，飞行器无法稳定运行。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种电机矢量控制方法，该方法采用直接电压给定的方式对电机进行最大转矩控制，不仅能够减小采用方波控制产生的转矩脉动，减小振动和噪音，而且解决了采用速度闭环控制时造成的失控和机身剧烈抖动的问题。

本发明的第二个目的在于提出一种电机矢量控制装置。

本发明的第三个目的在于提出一种飞行器。

为实现上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种电机矢量控制方法，包括以下步骤：接收PPM(Pulse Position Modulation，脉冲位置调制)信号；根据所述PPM信号获取电机的第一给定电压信号；采用d轴给定电流为0的控制方式以获取电机的d轴电压；根据所述第一给定电压信号和所述电机的d轴电压计算下一时刻所述电机的q轴电压，并根据所述电机的d轴电压和下一时刻所述电机的q轴电压对所述电机进行矢量控制。

根据本发明实施例的电机矢量控制方法，接收PPM信号，并根据PPM信号获取电机的第一给定电压信号，然后，采用d轴给定电流为0的控制方式以获取电机的d轴电压，并根据第一给定电压信号和电机的d轴电压计算下一时刻电机的q轴电压，最后，根据电机的d轴电压和下一时刻电机的q轴电压对电机进行矢量控制。该方法采用直接电压给定的方式对电机进行最大转矩控制，不仅能够减小采用方波控制产生的转矩脉动，减小振动和噪音，而且解决了采用速度闭环控制时造成的失控和机身剧烈抖动的问题。

根据本发明的一个实施例，所述根据所述PPM信号获取电机的第一给定电压信号，包括：获取所述PPM信号的脉冲宽度；根据所述PPM信号的脉冲宽度获取所述第一给定电压信号。

根据本发明的一个实施例，通过以下公式获取所述第一给定电压信号：