本发明专利技术提供一种多级闭环电机控制系统，其应用于电子注射装置，包括电流环、速度环和位移环；电流环配置为实时采集电机的实际电流，并基于实际电流和电机的目标电流的差值经电流调节器调节电机的电枢电流；速度环配置为实时采集电机的实际速度，并基于实际速度和电机的目标速度的差值经速度调节器调节电机的速度；位移环配置为实时采集电机的实际推进位移，并基于实际推进位移和电机的目标推进位移的差值经位移调节器调节电机的位移。本发明专利技术能够有效减少系统响应时间，提高注射时电机运动的精度和稳定性。的精度和稳定性。的精度和稳定性。
【技术实现步骤摘要】
多级闭环电机控制系统和电子注射装置
[0001]本专利技术总体上涉及电机控制技术，具体涉及一种多级闭环电机控制系统以及包括该多级闭环电机控制系统的电子注射装置。
技术介绍
[0002]电子注射装置由于能对患者进行自动、智能、精准的药物剂量注射，且注射的深度、速度、温度等可控，让患者有比人工注射更舒适的注射体验，而受到人们的欢迎。现有的电子注射装置，大都采用负压注射和单闭环PID(比例、积分、微分)电机控制注射。
[0003]虽然现有的电子注射器的闭环控制方法，通过对位移、速度、加速度、电流、力矩、压力、温度等进行控制，实现了电子自动注射。但是，现有的技术存在下列问题：
[0004]1、负压注射方式：压力受外部连接管的长度和放置方式影响较大，当管子弯曲较大时，负压误差较大，无法做到药液精准的推进和后退。
[0005]2、单闭环PID电机控制方式：只是对电流或速度等单参数进行了控制，对于同时出现的位移误差，速度误差，电流偏移误差等多参数，就会出现一个参数控制准了，另外一个参数的误差也被同时放大了的问题。如果采用多个独立的单闭环，由于不是同步采集，就会导致响应时间过长，系统收敛速度太慢，性能下降，从而导致注射时少量漏液或过注射等无法控制的问题。
[0006]3、双闭环控制方式：当超过2个参数时，也会有参数控制无法同时兼顾的问题。
[0007]因此，有必要提供一种电机控制系统，能够进一步提高电子注射装置在执行注射时电机运动的精度和稳定性。
技术实现思路
[0008]鉴于此，本专利技术的部分实施例提供了一种多级闭环电机控制系统，其应用于电子注射装置，包括电流环、速度环和位移环；电流环配置为实时采集电机的实际电流，并基于实际电流和电机的目标电流的差值经电流调节器调节电机的电枢电流；速度环配置为实时采集电机的实际速度，并基于实际速度和电机的目标速度的差值经速度调节器调节电机的速度；位移环配置为实时采集电机的实际推进位移，并基于实际推进位移和电机的目标推进位移的差值经位移调节器调节电机的位移。
[0009]在一些实施例中，位移环通过位移传感器获得电机的实际推进位移，实际推进位移为电机驱动的推杆的轴向位移，位移传感器配置为感测推杆的轴向位移。
[0010]在一些实施例中，系统还包括控制单元，其配置为当电机由电流环进行控制时，根据系统的响应时间确定是否打开速度环或位移环。
[0011]在一些实施例中，系统还包括控制单元，其配置为当电机由电流环和速度环进行控制时，根据系统的响应时间执行以下操作之一：
[0012](a)关闭速度环和打开位移环，使系统由电流环和位移环进行控制；
[0013](b)打开位移环，使系统由电流环、速度环和位移环进行控制。
[0014]在一些实施例中，系统还包括第一处理单元，第一处理单元用于实时数据采集并配置为以下至少一项：
[0015](a)接收电流环的实际电流、将实际电流与预设电流限值进行比较，将实际电流与目标电流进行比较，并将实际电流与目标电流的差值反馈给电流调节器；
[0016](b)接收速度环的实际速度、将实际速度与预设速度限值进行比较，将实际速度与目标速度进行比较，并将实际速度与目标速度的差值反馈给速度调节器；和
[0017](c)接收位移环的实际位移、将实际位移与预设位移限值进行比较，将实际位移与目标位移进行比较，并将实际位移与目标位移的差值反馈给位移调节器。
[0018]在一些实施例中，系统还包括第二处理单元，第二处理单元与第一处理单元通信连接，第二处理单元配置为：接收第一处理单元的实时采集数据；通过最优参数算法计算电流调节器、速度调节器和位移调节器的至少一个的优化PID参数；计算优化目标电流、优化目标速度和优化目标位移的至少一个；以及将计算得到的优化PID参数、以及计算得到的优化目标电流、优化目标速度和优化目标位移的至少一个发送给第一处理单元。
[0019]在一些实施例中，第一处理单元配置为：接收优化PID参数、以及优化目标电流、优化目标速度和优化目标位移的至少一个，并发送给对应的电流调节器、速度调节器和位移调节器中的至少一个；使系统基于电流环、速度环和位移环进行控制。
[0020]在一些实施例中，最优参数算法包括最小均方差算法、模糊逻辑算法或基于神经网络的自学习算法。
[0021]在一些实施例中，第二处理单元还用于根据第一处理单元的实时采集数据，实时计算馈送给电机的能量和电机的输出能量的差值。
[0022]本专利技术还提供了一种电子注射装置，其包括上述任意多级闭环电机控制系统。
[0023]综上所述，本专利技术提供了一种自适应多级闭环电机控制系统和电子注射装置，对系统的电流、速度和位移等参数同时采集，并和门限值比较，采用自适应算法，自动打开或关闭每个闭环，并为每个打开的闭环动态调整相应调节器的PID参数，有效解决了系统多参数同时控制的问题，减少了系统响应时间，从而保证了注射时精度和稳定度，同时避免了电机突然停住或者能量不足时的漏液和过注液问题。
[0024]本文描述的特征和优点是未穷尽的，特别地，鉴于附图和描述，许多额外的特征和优点对于本领域的普通技术人员来说将是显而易见的。此外，应当注意，说明书中使用的语言主要是出于可读性和指导性目的所选择的，而并不限定所公开主题的范围。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，不构成对本专利技术披露内容和保护范围的限制。
[0026]图1是根据本专利技术的电机控制系统的一种示例性双闭环控制的示意图。
[0027]图2是根据本专利技术的电机控制系统的一种示例性多级闭环控制的示意图。
[0028]图3是根据本专利技术的部分实施例的电机控制系统采用自适应闭环控制的结构示意图。
[0029]图4是根据本专利技术的部分实施例的电机控制系统的多级闭环控制的流程示意图。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0031]参照图1至图2，本专利技术的部分实施例提供了一种多级闭环电机控制系统，其应用于电子注射装置，包括电流环、速度环和位移环。电流环配置为实时采集电机的实际电流，并基于电机的实际电流和电机的目标电流的差值经电流调节器调节电机的电枢电流；速度环配置为实时采集电机的实际速度，并基于电机的实际速度和电机的目标速度的差值经速度调节器调节电机的速度；位移环配置为实时采集电机的实际推进位移，并基于电机的实际推进位移和电机的目标推进位移的差值经位移调节器调节电机的位移。
[0032]电流环、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多级闭环电机控制系统，其应用于电子注射装置，其特征在于，包括：电流环，其配置为实时采集电机的实际电流，并基于所述实际电流和电机的目标电流的差值经电流调节器调节所述电机的电枢电流；速度环，其配置为实时采集电机的实际速度，并基于所述实际速度和电机的目标速度的差值经速度调节器调节所述电机的速度；和位移环，其配置为实时采集所述电机的实际推进位移，并基于所述实际推进位移和电机的目标推进位移的差值经位移调节器调节所述电机的位移。2.根据权利要求1所述的系统，所述位移环通过位移传感器获得所述电机的实际推进位移，所述实际推进位移为电机驱动的推杆的轴向位移，所述位移传感器配置为感测所述推杆的轴向位移。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括控制单元，其配置为当所述电机由所述电流环进行控制时，根据所述系统的响应时间确定是否打开所述速度环或所述位移环。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括控制单元，其配置为当所述电机由所述电流环和所述速度环进行控制时，根据所述系统的响应时间执行以下操作之一：(a)关闭所述速度环和打开所述位移环，使所述系统由所述电流环和所述位移环进行控制；和(b)打开所述位移环，使所述系统由所述电流环、所述速度环和所述位移环进行控制。5.根据权利要求1至4任一项所述的系统，其中，所述系统还包括第一处理单元，所述第一处理单元用于实时数据采集并配置为以下至少一项：(a)接收所述电流环的实际电流、将所述实际电流与预设电流限值进行比较，将所述实际电流与目标电流进行比较，并将所述实际电流与目标电流的差值反馈给电流调节器；(b)接收所述速度环的实际速度...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱海伟，孙卓然，
申请(专利权)人：上海本致设计咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。