CN106612086A用于pid控制的电机驱动底盘的省电控制方法和系统

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所属分类:AGV专利检索
摘要

本发明涉及移动机器人控制技术领域,具体公开种用于PID控制的电机驱动底盘的省电控制方法和系统。所述系统包括:速度采集模块,用于采集电机的当前转速作为速度反馈;电流采集模块,用于采集电机输入端的电流作为电流反馈;速度调节模块,用于根据速度指令和速度反馈生成电流指令;电流调节模块,用于根据电流指令和电流反馈调节电机当前转速;条件控制模块,用于当速度指令和速度反馈的值均为零时,按照预设的规则根据当前电流指令调节电流指令。本发明在机器人的电机驱动程序的电流环中加入条件控制模块,当速度指令和速度反馈的值均为零时,按照预设的规则根据当前电流指令调节电流指令,以实现对底盘静止时的电流调节,达到省电节能的目的。

技术领域

本发明涉及移动机器人控制技术领域,特别涉及一种用于PID控制的电机驱动底盘的省电控制方法和系统。

CN106612086A用于pid控制的电机驱动底盘的省电控制方法和系统

背景技术

传统的机器人主要用于工业生产线上,用于代替人类完成一些简单、繁琐、重复的任务。随着机器人技术的发展,机器人开始逐渐走到人们的身边,例如出现了扫地机器人、 购物机器人、大厅引导机器人、送餐机器人等。该类机器人相对于传统工业生产线上的机器人,具有一个明显的特性-移动。而且不同于无人搬运车类型的移动方式,这些机器人的移动需要适应一定的地形变化,比如上坡、下坡。目前,该类机器人移动的方式主要有两种,轮式移动和腿式移动,其中轮式移动因为较简单且负载能力强,在地形变化不大的环境,被更广泛的使用。

但是,基于速度环和电流环 PID (Proport1n Integrat1n Differentiat1n,即比例、积分、微分)控制的轮式底盘机器人在运动过程中停止的话,根据PID自动调节的结果,电机会维持一个不为〇的转矩值,相应的电流也会维持一个不为〇的电流值。但实际上底盘维持停止时不需要如此大转矩值。底盘在上坡的过程中停止,这种现象将更加明显。因此,该类机器人在静止时的功耗消耗大,同时由于底盘驱动电机发热量大,导致电机使用寿命低。

基于此,有必要设计一种用于PID控制的电机驱动底盘的省电控制方法和系统, 在PID控制程序的电流环中加入用于省电的电流控制算法,以实现对底盘静止时的电流调节,达到省电节能的目的。

发明内容

本发明旨在克服现有机器人在静止时的功耗消耗大,同时由于底盘驱动电机发热量大,导致电机使用寿命低的技术缺陷,提供一种用于PID控制的电机驱动底盘的省电控制方法和系统,以实现对底盘静止时的电流调节,达到省电节能的目的。

为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:

—方面,本发明提供一种用于PID控制的电机驱动底盘的省电控制方法,该方法包括步骤:

采集电机的当前转速作为速度反馈;

采集电机输入端的电流作为电流反馈;

根据速度指令和速度反馈生成电流指令;所述速度指令为电机的目标速度;

根据电流指令和电流反馈调节电机当前转速;

当速度指令和速度反馈的值均为零时,按照预设的规则根据当前电流指令调节电流指令。

—些实施例中,所述当速度指令和速度反馈的值均为零时,按照预设的规则根据当前电流指令调节电流指令的步骤包括:

当速度指令和速度反馈的值均为零时,假设当前电流指令为n,则第m个周期调节后的电流指令为(l_a )m*n,其中0〈 a〈1,m彡1。

—些实施例中,当速度指令和速度反馈的值均为零时,所述按照预设的规则根据当前电流指令调节电流指令的步骤包括:

当速度指令和速度反馈的值均为零时,按照以下规则调节电流指令:

当底盘处于平地或上坡时,根据当前电流指令调节电流指令逐渐减小,直到电流指令削减为零;

当底盘处于下坡时,根据当前电流指令调节电流指令逐渐减小,直到速度反馈不为零。

—些实施例中,当速度指令和速度反馈的值均为零时,所述按照预设的规则根据当前电流指令调节电流指令的步骤还包括:

通过设置于底盘上的传感器采集到的底盘与地面的摩擦力判断底盘处于上坡还是下坡。

—些实施例中,当速度指令和速度反馈的值均为零时,所述按照预设的规则根据当前电流指令调节电流指令的步骤还包括:

通过电流反馈的变化判断底盘处于上坡还是下坡。

再另一方面,本发明提供用于PID控制的电机驱动底盘的省电控制系统,该系统包括:

速度采集模块,用于采集电机的当前转速作为速度反馈;

电流采集模块,用于采集电机输入端的电流作为电流反馈;

速度调节模块,用于根据速度指令和速度反馈生成电流指令;所述速度指令为电机的目标速度;

电流调节模块,用于根据电流指令和电流反馈调节电机当前转速;

条件控制模块,用于当速度指令和速度反馈的值均为零时,按照预设的规则根据当前电流指令调节电流指令。

—些实施例中,所述条件控制模块具体用于:

当速度指令和速度反馈的值均为零时,假设当前电流指令为n,则第m个周期调节后的电流指令为(l_a )m*n,其中0〈 a〈1,m彡1。

—些实施例中,所述条件控制模块包括:

第一条件控制子模块,用于当底盘处于平地或上坡时,根据当前电流指令调节电流指令逐渐减小,直到电流指令削减为零;

第二条件控制子模块,用于当底盘处于下坡时,根据当前电流指令调节电流指令逐渐减小,直到速度反馈不为零。

—些实施例中,所述条件控制模块还包括:

第一判断子模块,用于通过设置于底盘上的传感器采集到的底盘与地面的摩擦力判断底盘处于上坡还是下坡。

—些实施例中,所述条件控制模块还包括:

第二判断子模块,通过电流反馈的变化判断底盘处于上坡还是下坡。

本发明的有益效果在于:本发明在机器人的电机驱动程序的电流环中加入用于省电的电流控制算法,当速度指令和速度反馈的值均为零时,即当机器人停止移动时,按照预设的规则根据当前电流指令调节电流指令,以实现对底盘静止时的电流调节,达到省电节能的目的。

附图说明

图1为基于速度环和电流环的传统PID控制系统的结构示意图;

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