[发明专利]直流电机控制方法和装置

说明书

本发明公开了直流电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：获取目标速度n；检测当前速度n_k；计算当前目标转差e_k；根据所述当前速度n_k计算测速基础电压W以及根据所述当前目标转差e_k计算PID调节电压V；根据所述PID调节电压V和测速基础电压W计算输出电压U；根据所述输出电压U驱动直流电机。本方法在传统比例微分积分调节控制的基础上，引入了速度比例控制部分，使得直流电机的速度收敛控制更快，速度也更加稳定。可以避免在控制目标速度附近，由于PID的积分部分占比很大，而积分的稳定需要一定的收敛时间，而出现的收敛速度慢，超调震荡严重的缺点。

技术领域

本发明涉及直流电机控制领域，特别涉及PID速度控制方法。

背景技术

直流电机是机器人动作执行不可或缺的部件，电机控制性能的好坏直接决定了机器人动作的精准度和稳定性。目前的电机控制一般采用PID的控制方式，速度作为PID输入参考条件，进行比例微分积分调节控制，输出控制电压占空比，再根据霍尔逻辑关系驱动功率器件的开关。由于PID本身所具有的超调特性，存在着电机速度控制反应慢，速度控制容易超调震荡等问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供直流电机控制方法和装置，其能解决由于PID控制的超调特性引起的直流电机速度控制反应慢，速度控制容易超调震荡等问题。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

直流电机控制方法，包括以下步骤：

获取目标速度n；

检测当前速度n_k；

计算当前目标转差e_k；

根据所述当前速度n_k计算测速基础电压W以及根据所述当前目标转差e_k计算PID调节电压V；

根据所述PID调节电压V和测速基础电压W计算输出电压U；

根据所述输出电压U驱动直流电机。

优选的，所述直流电机为无刷直流电机；根据所述输出电压驱动直流电机，具体包括以下子步骤：

根据所述输出电压U计算电压占空比；

根据所述电压占空比和无刷直流电机的控制逻辑，控制功率管驱动所述直流电机。

优选的，所述根据所述PID调节电压V和测速基础电压W计算输出电压U具体为根据以下计算公式计算得到：

U＝aV+bW；

其中a、b分别为调节系数和基础系数，a、b均为大于0的常数。

优选的，所述根据所述当前速度n_k计算所述测速基础电压W，具体为根据以下计算公式计算：

W＝Cr×φ×n_k

其中，Cr为电动势常数，φ为电机磁通。

优选的，所述根据所述当前目标转差e_k计算PID调节电压V，具体为：所述PID调节电压V等于比例项Vp、积分项Vi和微分项Vd之和；其中，Vp＝K_Pe_k，Vd＝Kd×(e_k-e_k-1)，K_P为比例系数，Ki为积分系数，Kd为微分系数，k为正整数。

优选的，所述根据所述当前目标转差e_k计算PID调节电压V，具体为：所述PID调节电压V由数字递推PID控制算法计算，具体为根据以下计算公式计算：