[发明专利]一种基于电流控制的移动式机器人能量控制方法

摘要

本发明涉及基于电流控制的移动式机器人能量控制方法，属于自动控制系统领域，其特征在于，包括CAN总线采集母线电压信号V_DC/DC、电机转速信号r_motor、机器人运动速度v_robot均传送给机器人整机控制器；在整机控制器中查取电机的目标转矩T_motor，计算电机需求总功率P_motor、其它辅助装置功率需求P_AUX、蓄电池充放电功率P_bat、超级电容器充放电功率P_cap；计算出双向DC/DC输出电流I_DC/DC；I_DC/DC经过一阶滤波，满足双向DC/DC变换器动态调节相应过程后，由整机控制器通过CAN总线通信发送给双向DC/DC控制器，实现双向DC/DC电流控制。本发明能实现负载功率的精确控制，使移动式机器人的整机能量控制处于最佳状态，可提高动力系统的整体效率，延长机器人的工作时间。

主权项

1、一种基于电流控制的移动式机器人能量控制方法，其硬件主要包括直流电机、超级电容器组、镍氢电池组、锂离子电池组和双向DC/DC直流变换器，它们并联于母线之上，完成功率供求转换关系，从而满足移动式机器人作业需求，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)信号采集：由CAN总线总线采集蓄电池端口电压作为母线电压信号VDC/DC；由CAN总线采集电机转速信号rmotor；由CAN总线采集机器人运动速度vrobot均传送给机器人的整机控制器；(2)在整机控制器中，利用已知的电机转速信号rmotor和机器人运动速度vrobot，采取查表方式，计算出电机的目标转矩Tmotor，公式表达式为Tmotor＝f(rmotor，vrobot)，其中，输出量Tmotor为电机的目标扭矩，输入量rmotor为电机当前转速，vrobot为机器人运动速度，f(.)表示查表用的非线性函数；(3)在整机控制器中，计算电机需求总功率Pmotor：Pmotor＝(Tmotor×rmotor)/(ηmotor_ctr×ηmotor)其中输出量Pmotor为电机需求总功率，ηmotor_ctr为电机控制效率，ηmotor为电机效率(4)在整机控制器中，计算其它辅助装置功率需求PAUX，可以获得额外功率量值：Pmix＝Pmotor+PAUX其中Pmix表示包括电机需求和包括其他辅助装置功率在内功率消耗部件的总功率；(5)在整机控制器中，计算蓄电池充放电功率，蓄电池包括镍氢电池和锂离子电池：Pbat＝Pmax_bat×(SOClim_bat-SOCbat)其中输出量Pbat为蓄电池充放电功率，Pmax_bat为蓄电池最大充放电功率；(6)在整机控制器中，计算超级电容器充放电功率：Pcap＝Pmax_cap×(SOClim_cap-SOCcap)其中输出量Pcap为蓄电池充放电功率，Pmax_cap为蓄电池最大充放电功率；(7)在整车控制器中，计算DC/DC输出功率PDC/DC为：PDC/DC＝Pmix+Pbat+Pcap＝Pmotor+PAUX+Pbat+Pcap(8)在整机控制器中，计算DC/DC输出电流IDC/DC为：IDC/DC＝PDC/DC/VDC/DC(9)此IDC/DC经过一阶滤波，满足DC/DC变换器动态调节相应过程后，由整机控制器通过CAN总线通信发送给双向DC/DC控制器，实现双向DC/DC电流控制。