[發(fā)明專(zhuān)利]輪齒間隙補(bǔ)償方法、系統(tǒng)及控制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010092830.7
• 申請(qǐng)日: 2020-02-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111288157B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉光輝;王輝;霍炯;于安博
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 合肥陽(yáng)光電動(dòng)力科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F16H57/12
• 分類(lèi)號(hào): F16H57/12
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 王嬌嬌

本申請(qǐng)?zhí)峁┝溯嘄X間隙補(bǔ)償方法、系統(tǒng)及控制器，該方案在檢測(cè)到主動(dòng)輪的輸出轉(zhuǎn)矩即將由零變?yōu)榉橇慊蚣磳⒎聪驎r(shí)，進(jìn)入輪齒間隙補(bǔ)償策略，此時(shí)，獲取主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的相對(duì)轉(zhuǎn)速，然后，將相對(duì)轉(zhuǎn)速與相對(duì)轉(zhuǎn)速目標(biāo)值進(jìn)行比較，輸出雙向轉(zhuǎn)矩脈沖序列信號(hào)，依據(jù)雙向轉(zhuǎn)矩脈沖序列信號(hào)調(diào)整主動(dòng)輪的輸出轉(zhuǎn)矩，直到檢測(cè)到相對(duì)轉(zhuǎn)速為零時(shí)結(jié)束輪齒間隙補(bǔ)償。利用該方案能夠消除主動(dòng)齒輪的旋轉(zhuǎn)方向反向過(guò)程中跨越輪齒間隙產(chǎn)生的沖擊和反彈。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于齒輪傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及輪齒間隙補(bǔ)償方法、系統(tǒng)及控制器。

背景技術(shù)

在存在齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的電機(jī)控制設(shè)備中，齒輪結(jié)構(gòu)的固有特點(diǎn)決定了相互咬合的輪齒間都存在一定的冗余空間，即輪齒間隙。

請(qǐng)參見(jiàn)圖1，示出了齒輪輪齒咬合過(guò)程的示意圖，假設(shè)圖1中上齒輪為主動(dòng)輪，下齒輪為從動(dòng)輪，主動(dòng)輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的某一時(shí)刻，主動(dòng)輪的b齒與從動(dòng)輪的B齒緊密貼合，此時(shí)b齒和C齒間存在較大的間隙。

由于輪齒間隙的存在，當(dāng)齒輪運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生變化時(shí)，例如，主動(dòng)輪從正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)，或者，主動(dòng)輪從反轉(zhuǎn)變?yōu)檎D(zhuǎn)，相互咬合的齒輪輪齒會(huì)經(jīng)歷跨越輪齒間隙反向咬合的過(guò)程。例如，圖1中主動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)方向從順時(shí)針變?yōu)槟鏁r(shí)針，則b齒經(jīng)過(guò)與B齒脫離，再與C齒貼合這兩個(gè)過(guò)程。主動(dòng)輪反向后，在b齒與C齒貼合之前，主動(dòng)輪所受從動(dòng)輪的阻力消失，因此做反向加速運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，從動(dòng)輪失去動(dòng)力源，做減速運(yùn)動(dòng)，b齒和C齒之間相對(duì)轉(zhuǎn)速逐漸增大。當(dāng)b齒和C齒貼合的瞬間會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊和反彈，進(jìn)而導(dǎo)致b齒和C齒的接觸面反復(fù)多次才能穩(wěn)定貼合，即存在咬齒抖動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供輪齒間隙補(bǔ)償方法、系統(tǒng)及控制器，以解決主動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)方向反向時(shí)產(chǎn)生的咬齒抖動(dòng)現(xiàn)象，其中具體的技術(shù)方案如下：

一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N輪齒間隙補(bǔ)償方法，包括：

當(dāng)檢測(cè)到主動(dòng)輪的輸出轉(zhuǎn)矩即將由零變?yōu)榉橇慊蚣磳⒎聪驎r(shí)，獲取主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速作為與該主動(dòng)輪咬合的從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速；

獲取所述主動(dòng)輪的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，并計(jì)算所述主動(dòng)輪的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速與所述從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速；

比較所述相對(duì)轉(zhuǎn)速與相對(duì)轉(zhuǎn)速目標(biāo)值的大小得到控制偏差方向，并輸出脈沖寬度與所述控制偏差方向的維持時(shí)間正相關(guān)的雙向轉(zhuǎn)矩脈沖序列信號(hào)；

依據(jù)所述雙向轉(zhuǎn)矩脈沖序列信號(hào)調(diào)整所述主動(dòng)輪的輸出轉(zhuǎn)矩，直到檢測(cè)到所述相對(duì)轉(zhuǎn)速為零結(jié)束。

可選地，檢測(cè)主動(dòng)輪的輸出轉(zhuǎn)矩即將由零變?yōu)榉橇愕倪^(guò)程，包括：

當(dāng)檢測(cè)到控制主動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩的指令轉(zhuǎn)矩由零變?yōu)榉橇愫?，確定所述主動(dòng)輪的輸出轉(zhuǎn)矩由零變?yōu)榉橇悖?/p>

檢測(cè)主動(dòng)輪的輸出轉(zhuǎn)矩即將反向的過(guò)程，包括：

當(dāng)檢測(cè)到所述主動(dòng)輪的輸出轉(zhuǎn)矩的絕對(duì)值小于或等于第一轉(zhuǎn)矩閾值，同時(shí)，檢測(cè)到所述主動(dòng)輪當(dāng)前周期的指令轉(zhuǎn)矩與相鄰的上一周期的指令轉(zhuǎn)矩方向相反時(shí)，確定所述主動(dòng)輪的輸出轉(zhuǎn)矩即將反向。

可選地，比較所述相對(duì)轉(zhuǎn)速與相對(duì)轉(zhuǎn)速目標(biāo)值的大小得到控制偏差方向，并輸出脈沖寬度與所述控制偏差方向的維持時(shí)間正相關(guān)的雙向轉(zhuǎn)矩脈沖序列信號(hào)，包括：

當(dāng)所述主動(dòng)輪的輸出轉(zhuǎn)矩由負(fù)向變?yōu)檎?，且所述相?duì)轉(zhuǎn)速小于所述相對(duì)轉(zhuǎn)速目標(biāo)值時(shí)，確定控制偏差方向是負(fù)向，并輸出脈寬與負(fù)向偏差的維持時(shí)間正相關(guān)的正向設(shè)定補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩；

當(dāng)所述主動(dòng)輪的輸出轉(zhuǎn)矩由負(fù)向變?yōu)檎?，且所述相?duì)轉(zhuǎn)速大于所述相對(duì)轉(zhuǎn)速目標(biāo)值時(shí)，確定所述控制偏差方向是正向，并輸出脈寬與正向偏差的維持時(shí)間正相關(guān)的負(fù)向設(shè)定補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩。

可選地，比較所述相對(duì)轉(zhuǎn)速與相對(duì)轉(zhuǎn)速目標(biāo)值的大小得到控制偏差方向，并輸出脈沖寬度與所述控制偏差方向的維持時(shí)間正相關(guān)的雙向轉(zhuǎn)矩脈沖序列信號(hào)，包括：