一种机器仓门的控制方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了机器仓门的控制方法，通过获取机器仓门的直驱式自动门的结构信息，检测出三相对称的正弦波信号并经过变换得到永磁同步直线电机的动子与定子绕组的相对位置关系，根据相对位置关系确定直线电机的机械机构信息，接入三相正弦电流后产生气隙磁场，正弦交流电三相序的切换使直线电机中气隙磁场沿着相序变换的方向直线移动，将交流永磁同步电机通过坐标变换，转化为近似直流电机的控制进行直交轴解耦，以控制磁场和转矩的大小和方向，基于空间电压矢量、磁场和转矩的大小和方向控制机器仓门的开关状态调整机器仓门的开闭，给直线电机产生稳定的控制信号，具有更好地抗干扰性，加快了直线电机的速度响应，提升了机器仓门的工作稳定性。仓门的工作稳定性。仓门的工作稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种机器仓门的控制方法、装置及系统


[0001]本专利技术涉及智能控制
，尤其涉及一种机器仓门的控制方法、装置及系统。

技术介绍

[0002]自动门是在传统门的功能上进行延伸和完善，能够根据具体需要兼具开门、关门和静止等功能。基于直线电机的自动门相比于传统的旋转电机附加皮带与滚轮组合的自动门，具有更多的竞争优势，直线电机能量传递效率高、摩擦力更小的特点，然而预测控制在电机控制中也应用较多，但在工程应用中的研究还较少，自动门应用过程中由于应用场合不同，负载也有差异，自动门运行过程中对速度的精准度以及响应速率要求较高，若无法实现速度的快速跟踪控制，导致出现无法准确到位、撞边等问题，从而降低了机器仓门的开门控制精度。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种机器仓门的控制方法、装置及系统，通过对电流进行坐标变换，能够控制电流的方向和大小实现直交轴解耦，从而实现磁场和转矩的解中大小和方向的控制，具有更好地抗干扰性，加快了直线电机的速度响应，具体采用以下技术方案来实现。
[0004]第一方面，本专利技术提供了一种机器仓门的控制方法，包括以下步骤：
[0005]获取机器仓门的直驱式自动门的结构信息，检测出三相对称的正弦波信号并经过变换得到永磁同步直线电机的动子与定子绕组的相对位置关系，其中，直驱式自动门包括导轨横梁，导轨内嵌设永磁同步直线电机三相绕组即定子绕组，负载连接于直线电机的动子，动子在导轨内自由滑动；
[0006]根据相对位置关系确定直线电机的机械机构信息，接入三相正弦电流后产生气隙磁场，正弦交流电三相序的切换使直线电机中气隙磁场沿着相序变换的方向直线移动；
[0007]将交流永磁同步电机通过坐标变换，转化为近似直流电机的控制进行直交轴解耦，以控制磁场和转矩的大小和方向；
[0008]基于空间电压矢量、磁场和转矩的大小和方向控制机器仓门的开关状态调整机器仓门的开闭。
[0009]作为上述技术方案的进一步改进，将交流永磁同步电机通过坐标变换，包括：
[0010]电机定子与转子通过气隙磁场进行能量传递，电磁能量在变换过程中保持不变，将三相绕组在不同坐标系下产生的磁动势用等量关系表示和变换；
[0011]预设直线电机三相定子绕组每相匝数均为N3,在两相静止坐标系总，三相绕组的总磁动势用复数表示为其中，下角标3s为该磁动势由三相绕组产生的，上角标2s为描述该磁动势的坐标系即αβ坐标系，i
A
、i
B
和i
C
为定子绕组相电流；
[0012]设定虚拟的绕组在两相静止坐标系中每相绕组匝数为N2，则在坐标系下绕组产生
的磁动势空间矢量为三种坐标系下产生的磁动势相等，且N3/N2＝2/3，其中θ为坐标系中d轴与A轴夹角的空间电角度，则得到两种坐标变换为，其中θ为坐标系中d轴与A轴夹角的空间电角度，则得到两种坐标变换为对应的变换与逆变换为
[0013]作为上述技术方案的进一步改进，在对称的ABC空间坐标系下建立四组平衡方程，定子电压平衡的表达式为其中，u
A
、u
B
和u
C
为三相定子绕组相电压，i
A
、i
B
和i
C
为定子绕组相电流，R
s
为三相定子绕组某一相电阻，和为三相定子绕组的全磁链，θ为d轴与A轴夹角的空间电角度；
[0014]定子磁链表达式为其中，和为永磁体磁场链A、B和C三相定子绕组的永磁磁链分量，与定子的电流大小无关，与动子的实时位置角θ有关，L
AA
(θ)、L
BB
(θ)和L
CC
(θ)为三相定子绕组的自感，M
AB
(θ)、M
AC
(θ)、M
BA
(θ)、M
BC
(θ)、M
CA
(θ)和M
CB
(θ)为三相定子绕组之间的互感；
[0015]永磁同步直线电机产生的气隙磁场包括与电机的动子位置无关的漏磁通、与动子的实时位置有确定的函数关系的主磁通，每一相定子电流产生的主磁通通过气隙与两个绕组耦合交链，电机进入运行状态时，主磁通磁阻会因电机的凸极效应而变化，使得电机电感参数随之变化。
[0016]作为上述技术方案的进一步改进，基于空间电压矢量、磁场和转矩的大小和方向控制机器仓门的开关状态调整机器仓门的开闭，包括：
[0017]采用滞环电流控制和PI控制，在逆变桥卡关频率不高的情况下，设定交流电机三相驱动电压为其中U
m
为相电压幅值，为相电压角频率，三相电压U
A
、U
B
和U
C
对应的电压量为U
out
＝u
A
+au
B
+a2u
c
，其中a＝e
j2π/3
；
[0018]三相电压合成矢量在坐标系中，其顶点的运行轨迹为一个圆，其旋转的角速度与三相电压的角频率相同，若通过控制策略使得合成的电压矢量接近一个圆，则分解得到的三相电压则为三相对称的正弦波。
[0019]作为上述技术方案的进一步改进，速度环通过速度调节器输出i
q
指令，i
d
指令通过外部设定，两个电流指令分别通过PID调节器获得dq轴控制电压u
d
和u
q
，将电压变换到αβ静
止坐标系后对机器仓门的调速系统转速、电流变换控制参数进行设定；
[0020]永磁直线电机采用i
d
＝0的矢量控制策略，解耦d、q轴电流，并且电机的交直轴电感相同，此时电磁力表示为当电枢励磁电流分量为零时，电磁推力与q轴电流有关，且定子电流全部转化为电磁推力，控制q轴电流以实现电机调速。
[0021]作为上述技术方案的进一步改进，电机定子三相绕组完全对称，且采用Y型接法，在一个开关周期内基本电压矢量与作用时间的乘积等于合成电压矢量与开关周期的乘积，在某一时刻，合成电压矢量处于六个扇区中的一个，则U
out
由该扇区相邻的两个基本电压矢量在时间上组合得到。
[0022]作为上述技术方案的进一步改进，参考电压矢量扇区判断的过程包括：
[0023]确定U
out
所在扇区即能确定本周期内合成该电压所需的非零矢量，U
out
在αβ轴方向的分量用u
α
和u
β
表示，设定U
ref1
、U
ref2
和U
ref3
三个变量，其表达式为设定ABC三个变量表示运算过程的标识；
[0024]当U
ref1
>0，则A＝1，否则A＝0；
[0025]当U
ref2
>0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器仓门的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：获取机器仓门的直驱式自动门的结构信息，检测出三相对称的正弦波信号并经过变换得到永磁同步直线电机的动子与定子绕组的相对位置关系，其中，直驱式自动门包括导轨横梁，导轨内嵌设永磁同步直线电机三相绕组即定子绕组，负载连接于直线电机的动子，动子在导轨内自由滑动；根据相对位置关系确定直线电机的机械机构信息，接入三相正弦电流后产生气隙磁场，正弦交流电三相序的切换使直线电机中气隙磁场沿着相序变换的方向直线移动；将交流永磁同步电机通过坐标变换，转化为近似直流电机的控制进行直交轴解耦，以控制磁场和转矩的大小和方向；基于空间电压矢量、磁场和转矩的大小和方向控制机器仓门的开关状态调整机器仓门的开闭。2.根据权利要求1所述的机器仓门的控制方法，其特征在于，将交流永磁同步电机通过坐标变换，包括：电机定子与转子通过气隙磁场进行能量传递，电磁能量在变换过程中保持不变，将三相绕组在不同坐标系下产生的磁动势用等量关系表示和变换；预设直线电机三相定子绕组每相匝数均为N3,在两相静止坐标系总，三相绕组的总磁动势用复数表示为其中，下角标3s为该磁动势由三相绕组产生的，上角标2s为描述该磁动势的坐标系即αβ坐标系，i
A
、i
B
和i
C
为定子绕组相电流；设定虚拟的绕组在两相静止坐标系中每相绕组匝数为N2，则在坐标系下绕组产生的磁动势空间矢量为三种坐标系下产生的磁动势相等，且N3/N2＝2/3，其中θ为坐标系中d轴与A轴夹角的空间电角度，则得到两种坐标变换为其中θ为坐标系中d轴与A轴夹角的空间电角度，则得到两种坐标变换为对应的变换与逆变换为3.根据权利要求2所述的机器仓门的控制方法，其特征在于，还包括：在对称的ABC空间坐标系下建立四组平衡方程，定子电压平衡的表达式为其中，u
A
、u
B
和u
C
为三相定子绕组相电压，i
A
、i
B
和i
C
为定子绕组相电流，R
s
为三相定子绕组某一相电阻，和为三相定子绕组的全磁链，θ为d轴与A轴夹角的空间电角度；
定子磁链表达式为其中，和为永磁体磁场链A、B和C三相定子绕组的永磁磁链分量，与定子的电流大小无关，与动子的实时位置角θ有关，L
AA
(θ)、L
BB
(θ)和L
CC
(θ)为三相定子绕组的自感，M
AB
(θ)、M
AC
(θ)、M
BA
(θ)、M
BC
(θ)、M
CA
(θ)和M
CB
(θ)为三相定子绕组之间的互感；永磁同步直线电机产生的气隙磁场包括与电机的动子位置无关的漏磁通、与动子的实时位置有确定的函数关系的主磁通，每一相定子电流产生的主磁通通过气隙与两个绕组耦合交链，电机进入运行状态时，主磁通磁阻会因电机的凸极效应而变化，使得电机电感参数随之变化。4.根据权利要求1所述的机器仓门的控制方法，其特征在于，基于空间电压矢量、磁场和转矩的大小和方向控制机器仓门的开关状态调整机器仓门的开闭，包括：采用滞环电流控制和PI控制，在逆变桥卡关频率不高的情况下，设定交流电机三相驱动电压为其中U
m
为相电压幅值，为相电压角频率，三相电压U
A
、U
B
和U
C
对应的电压量为U
out
＝u
A
+au
B
...

【专利技术属性】
技术研发人员：林乐新，周超，张康，姜小康，
申请(专利权)人：深圳闪回科技有限公司，
类型：发明
国别省市：