【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及智能农业装备，尤其涉及基于foc算法的播种单体控制器的控制与状态监测方法。
技术介绍
1、变量播种是一项令种植作业增产增效的重要技术，其技术核心在于当主控制器获取到不同的土壤信息以及高精度的卫星定位信息时，能够通过总线技术向各个排种器单体发送不同的控制命令，从而实现多行排种器对不同播种行的独立控制。
2、电驱排种器控制方式的核心是每个排种器电机都具有着独立的信号接收及处理单元。随着对变量播种新技术的不断探索，对于变量播种电驱动方式所提出的要求也逐渐增加，不仅仅满足于高速和可拓展性，还需要满足集成程度高、易于安装、速度切换时的快速响应以及低速下的平稳转动等。国外的单体驱动器往往和排种器一体式安装，且使用了定制化的电机，在减小了电机尺寸的同时加强了系统的整体性。当前阶段，国内使用电驱进行排种的机器相对较少，且一般都是使用了体积较大的伺服电机或者加装减速器的无刷电机，除了体积占用较大以外，所配备的驱动器也往往价格高昂。如果为了提高低速下的电机控制精度，还需要更进一步地加装尾部高精度光电编码器，进一步增加了电机本体的尺寸。由于国内目前普遍的电驱实现方式是选用不同厂家的电机和驱动器进行组合，导致了系统在连接方式上也比较繁琐复杂。综上所述的种种问题导致了当前电驱技术在国内的推广较为困难。并且，由于目前电驱系统所使用的驱动器设计之初并非用作排种，难以兼容播种机的许多功能，只能让研究人员通过继续外加拓展的方式来实现，不仅增加了研究人员和使用人员的使用难度，还降低了系统的组合稳定性。因此，有必要设计一种集成专用的高性能电
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提出基于foc算法的播种单体控制器的控制与状态监测方法。
2、一种基于foc算法的播种单体控制器，包括电机驱动与电流采样电路、监测信息采样电路、双全桥两线圈独立驱动模块、电流采样模块、位置速度采样模块、定时器中断接口、can通讯线路；
3、其中，电机驱动与电流采样电路分别与双全桥两线圈独立驱动模块、电流采样模块、位置速度采样模块连接以控制电机运转；监测信息采样电路与定时器中断接口连接以读取监测信息；电机驱动与电流采样电路、监测信息采样电路分别发出电机运转控制指令、播种工况监测信息至can通讯线路进行双向通信。
4、基于foc算法的播种单体控制器的控制与状态监测方法，包括以下步骤：
5、步骤1：对驱动器进行初始化；
6、步骤2：进入电机控制任务，再转到步骤3；
7、步骤3：判断启动任务标志位是否置1，若是，则转到步骤4；若否，则转到步骤2；
8、步骤4：判断堵转标志位是否置1，若是，则转到步骤5；若否，则转到步骤6；
9、步骤5：向总线发布节点异常信号，进入堵转恢复任务；
10、步骤6：系统综合使用foc控制算法和剩余步数计算输出电流及电机的运转方向，再转到步骤7；
11、步骤7：判断剩余步数是否为0，若是，则转到步骤8；若否，则转到步骤9；
12、步骤8：等待新一轮总线数据传输；
13、步骤9：单片机发送电机运转指令，判断位置传感器监测的电机运转速度是否低于计算速度，若是，则转到步骤10；若否，则转到步骤11；
14、步骤10：判断位置传感器监测的电机运转速度是否等于计算速度，若是，则转到步骤6；若否，则减小驱动电流后再转到步骤6；
15、步骤11：判断位置传感器监测的电机相电流是否超过保护电流，若是，则增加驱动电流后再转到步骤6；若否，则堵转标志定时器开始计时，再转到步骤12；
16、步骤12：判断堵转标志定时器的计时总数是否超过200ms，若是，则转到步骤5；若否，则转到步骤9。
17、电机运行速度的计算公式如下：
18、mag.angle_per_unit＝(mag.mag_per_unit/ppr)*360
19、mag.speed＝(mag.angle_per_unit/c_f)*(1000/360)
20、式中，mag.angle_per_unit是每个单位时间内的旋转角度，ppr是编码器的分辨率，mag.speed是最终计算的转速，c_f是霍尔编码器的时间校准系数。
21、步骤1具体包括以下子步骤：
22、步骤a1：系统上电后，单片机首先完成系统时钟与中断的初始化，并完成串口的初始化，以上初始化结束之后，串口打印重要工作参数；
23、步骤a2：完成驱动器的初始化，并设定默认的输出电流为零；
24、步骤a3：完成传感器与通信链路的初始化，包括can总线的初始化、iic/spi总线的初始化、模数转换器adc与数模转换器dac的初始化与内置flash的初始化；再转到步骤a4；
25、步骤a4：判断通讯测试是否通过，若是，则转到步骤a5；若否，则转到步骤a3；
26、步骤a5：判断驱动器是否首次安装于该电机使用，若是，则校准指示灯闪烁，进入校准模式直至校准结束，再转入步骤a6；若否，则读取并载入flash内部电机角度校准数据，再转入步骤a6；
27、步骤a6：初始化控制结构体和滤波器；
28、步骤a7：使用freertos实时操作系统创建运行任务，包括log记录、总线通讯、传感器监测、电机控制与foc状态计算；
29、步骤a8：持续运行任务，控制器不断接收can总线信息并通过can总线实现对排种器和排种工作运行状态的控制和监测。
30、步骤a8具体包括以下子步骤：
31、步骤801：完成电机初始化后，保持播种监测定时器处于开启状态；
32、步骤802：解析can总线关于播种粒距的参数信息并保存；再转到步骤803；
33、步骤803：解析can信号，判断节点速度是否为0，若是，则转到步骤802；若否，则转到步骤804；
34、步骤804：使用解析的节点速度换算对应粒距下的理论落种时间差t与标定后的单粒种通过时间t_c；再转到步骤805；
35、步骤805：等待电机带动排种器进行排种，再转到步骤806；
36、步骤806：判断是否稳定接收到第1个上升沿中断信号，若是，则转到步骤807；若否，则判定为外界电磁干扰，再转到步骤805；
37、步骤807：此时判定为种子通过，定时器开始计时，再转到步骤808；
38、步骤808：判断是否稳定接收到下降沿中断信号，若是，则转到步骤809；若否，则转到步骤807；
39、步骤809：判断当前节点速度是否为0，若是，关闭定时器，等待播种速度不为0时开启，再同时转到步骤802和步骤813；若否，保存此时的时间差t1，重置定时器数据，再转到步骤810；
40、步骤810：等待排种器继续排种，再转到步骤811；
41本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于FOC算法的播种单体控制器，其特征在于，所述播种单体控制器包括电机驱动与电流采样电路、监测信息采样电路、双全桥两线圈独立驱动模块、电流采样模块、位置速度采样模块、定时器中断接口、CAN通讯线路；
2.一种权利要求1所述基于FOC算法的播种单体控制器的控制与状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述基于FOC算法的播种单体控制器的控制与状态监测方法，其特征在于，电机运行速度的计算公式如下：
4.根据权利要求2或3所述基于FOC算法的播种单体控制器的控制与状态监测方法，其特征在于，所述步骤1具体包括以下子步骤：
5.根据权利要求4所述基于FOC算法的播种单体控制器的控制与状态监测方法，其特征在于，所述步骤A8具体包括以下子步骤：
6.根据权利要求5所述基于FOC算法的播种单体控制器的控制与状态监测方法，其特征在于，当t1大于5T时，系统产生播量为零的报警。
【技术特征摘要】
1.一种基于foc算法的播种单体控制器，其特征在于，所述播种单体控制器包括电机驱动与电流采样电路、监测信息采样电路、双全桥两线圈独立驱动模块、电流采样模块、位置速度采样模块、定时器中断接口、can通讯线路；
2.一种权利要求1所述基于foc算法的播种单体控制器的控制与状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述基于foc算法的播种单体控制器的控制与状态监测方法，其特征在于，电机运行...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨丽，王昊禹，张东兴，崔涛，和贤桃，解春季，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：
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