專利名稱：半高安全門的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半高安全門，特別是一種采用直流無刷電機(jī)技術(shù)的具有全 數(shù)字高精度伺月良控制的半高安全門。
背景技術(shù)：
隨著安全意識(shí)的增強(qiáng)，越來越多的開放式站臺(tái)(例如地鐵站臺(tái))采用安全 門系統(tǒng)來保障乘客的安全。所述安全門系統(tǒng)包括全高安全門系統(tǒng)、半高安全門 系統(tǒng)等。出于成本以及維護(hù)的方便性考慮，越來越多的采用半高安全門系統(tǒng)。 但是，通常的半高安全門采用普通電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其速度慢、精度低且運(yùn)行不平穩(wěn)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)半高安全門速度慢、精度低且運(yùn)行不平穩(wěn)的問題，有必要 提供一種速度快、精度高且運(yùn)行平穩(wěn)的半高安全門。
一種半高安全門，包括位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)、位置控制調(diào)節(jié)器、速度
控制調(diào)節(jié)器、電流PID調(diào)節(jié)器、位置計(jì)算單元、速度計(jì)算單元、電流反饋單元、 伺服電機(jī)和增量編碼器，該位置環(huán)、該位置控制調(diào)節(jié)器、該速度環(huán)、該速度控 制調(diào)節(jié)器、該電流環(huán)、該電流PID調(diào)節(jié)器依次串聯(lián)連接到該伺服電機(jī)，該伺服電 機(jī)通過該'增量編碼器和該位置計(jì)算單元連接到該位置環(huán)，該伺服電機(jī)通過該增 量編碼器和該速度計(jì)算單元連接到該速度環(huán)，該伺服電4幾還通過該電流反饋單 元連接到該電流環(huán)。
在本發(fā)明半高安全門中，該伺服電機(jī)是直流無刷電機(jī)，其具有電機(jī)專用DSP 芯片內(nèi)核。
在本發(fā)明半高安全門中，該電流環(huán)的反饋響應(yīng)時(shí)間為0.01ms，該速度環(huán)的反lms。
在本發(fā)明半高安全門中，該位置環(huán)獲取當(dāng)前位置，進(jìn)行位置環(huán)PID計(jì)算，更 新當(dāng)前速度參考值，然后該速度環(huán)讀取當(dāng)前速度值，進(jìn)行速度環(huán)PID計(jì)算，更新 電流參考值，然后通過PWM信號(hào)周期中斷，讀取當(dāng)前電流值，進(jìn)行電流環(huán)PID 計(jì)算，更新PID占空比值。
在本發(fā)明半高安全門中，該伺服電機(jī)控制其加減速曲線為S型。
在本發(fā)明半高安全門中，還包括一制動(dòng)器，當(dāng)出現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí)，該制動(dòng)器 生效，使得門翼i^v鎖定狀態(tài)，直至接到外部控制指令才會(huì)恢復(fù)。
在本發(fā)明半高安全門中，可記載門翼正常運(yùn)行電流，當(dāng)出現(xiàn)異常夾人狀況 時(shí)，此刻的電流較正常運(yùn)行電流具有偏差，使得該伺服電機(jī)進(jìn)入異常處理，該 伺服電機(jī)停止動(dòng)作。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明半高安全門采用直流無刷電機(jī)的數(shù)字控制技術(shù)， 通過對(duì)家減速過程中速度曲線的控制，實(shí)現(xiàn)速度快、精度高且運(yùn)行平穩(wěn)的功能。 上述半高安全門還可將門翼實(shí)際運(yùn)行電流和正常運(yùn)行電流進(jìn)行比較，從而控制 該伺服電機(jī)是否進(jìn)入異常，進(jìn)而保護(hù)人員安全，防止夾傷。上述半高安全門的 制動(dòng)器在出現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí)使得門翼進(jìn)入鎖定狀態(tài)，從而有效防止外部沖擊。


圖1是本發(fā)明半高安全門 一較佳實(shí)施方式的電路方框示意圖。 圖2是圖l所示半高安全門的工作流程示意圖。 圖3是圖1所示半高安全門的加減速曲線示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作具體說明。
請(qǐng)參閱圖1,是本發(fā)明半高安全門一較佳實(shí)施方式的電路方框示意圖。該半 高安全門包括位置環(huán)11、速度環(huán)12、電流環(huán)13、位置控制調(diào)節(jié)器21、速度控 制調(diào)節(jié)器22、電流PID調(diào)節(jié)器23、位置計(jì)算單元31、速度計(jì)算單元32、電流反饋單元'33、伺服電機(jī)40和增量編碼器50。該位置環(huán)ll、該位置控制調(diào)節(jié)器 21、該速度環(huán)12、該速度控制調(diào)節(jié)器22、該電流環(huán)13、該電流PID調(diào)節(jié)器23 依次串聯(lián)連接到該伺服電機(jī)40。該伺服電機(jī)40通過該增量編碼器50和該位置 計(jì)算單元31連接到該位置環(huán)11。該伺服電機(jī)40通過該增量編碼器50和該速度 計(jì)算單元32連接到該速度環(huán)12。該伺服電機(jī)40還通過該電流反饋單元33連接 到該電流環(huán)13。上述位置環(huán)ll、速度換12和電流環(huán)13中每個(gè)環(huán)節(jié)均使用改進(jìn) 的增量PID調(diào)節(jié)器(結(jié)構(gòu)根據(jù)各個(gè)環(huán)路的特點(diǎn)而有不同)，該電流環(huán)13的反饋 響應(yīng)時(shí)間為O.Olms，該速度環(huán)12的反饋響應(yīng)時(shí)間為0.5ms,該位置環(huán)11的反饋 響應(yīng)時(shí)間'lms。
請(qǐng)參閱圖2，是圖1所示半高安全門的工作流程示意圖。該位置環(huán)11獲取 當(dāng)前位置，進(jìn)行位置環(huán)PID計(jì)算，更新當(dāng)前速度參考值。然后該速度環(huán)12讀取 當(dāng)前速度值，進(jìn)行速度環(huán)PID計(jì)算，更新電流參考值。然后通過PWM信號(hào)周 期中斷，讀取當(dāng)前電流值，進(jìn)行電流環(huán)PID計(jì)算，更新PID占空比值。
各控制環(huán)的核心服務(wù)子程序是整個(gè)半高安全門系統(tǒng)的核心，其性能也決定 了整個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的性能。因此，這幾部分使用純匯編編寫，相應(yīng)的PID算 法也根據(jù)不同控制環(huán)的特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和性能優(yōu)化。以最大限度保證 所述控制'環(huán)的核心服務(wù)子程序的性能和實(shí)時(shí)性。
請(qǐng)參閱圖3,是圖1所示半高安全門的加減速曲線示意圖。該半高安全門采 用S曲線加減速電機(jī)控制技術(shù)。圖3中示意了加速過程中S型速度曲線vl的變 化和加速度曲線以及加速度的變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以及減速過程中S型速度曲線 v2的變化和加速度曲線以及加速度的變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
以加速過程中的速度曲線vl為例說明，由圖3可知，在時(shí)間段O-tl內(nèi)，加 速度a勻速增大，速度v加加速增大。在時(shí)間段tl-t2內(nèi)，加速度a保持不變， 速度v保持勻加速增大。在時(shí)間段t2-t3內(nèi)，加速度a勻速減小，速度v保持勻 減速增大'。減速過程中的速度曲線v2變化同上類似可得。事實(shí)上即是將運(yùn)行過 程分為七段加加速段、勻加速段、減加速段、勻速段、加減速段、勻減速段、 減減速段。從而具有平穩(wěn)的加減速特性，能夠最大限度地減小該伺服電機(jī)40加減速時(shí)對(duì)整個(gè)半高安全門系統(tǒng)的機(jī)械沖擊。
在本實(shí)施方式中，該伺服電機(jī)40是直流無刷電機(jī)，釆用專用DSP芯片為 內(nèi)核，不但可以方便實(shí)現(xiàn)以前用模擬電路無法實(shí)現(xiàn)的控制算法，并且有著結(jié)構(gòu) 筒單、參數(shù)調(diào)整方便、系統(tǒng)性能對(duì)環(huán)境參數(shù)不敏感等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，數(shù)字控制系 統(tǒng)還可以充分利用成熟的網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多機(jī)并行運(yùn)行。
上述半高安全門還能夠自適應(yīng)控制，其可記載門翼正常運(yùn)行電流。當(dāng)出現(xiàn) 異常夾人狀況時(shí)，此刻的電流較正常運(yùn)行電流具有偏差，使得該伺服電機(jī)40進(jìn) 入異常處理，該伺服電機(jī)40不動(dòng)作。即該半高控制門能夠根據(jù)門翼實(shí)際運(yùn)行電 流和所記載的正常運(yùn)行電流的偏差控制該伺服電機(jī)40是否進(jìn)入異常處理，從而 達(dá)到保護(hù)行人以及電機(jī)的目的，進(jìn)而有效地防止人員夾傷。
該半高安全門還包括一制動(dòng)器，當(dāng)出現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí)，該制動(dòng)器生效，使得 門翼進(jìn)入鎖定狀態(tài)(防100nm沖擊)直至接到外部控制指令才會(huì)恢復(fù)，從而可 以有效的防止沖擊。
本發(fā)明半高安全門適用于各類出入口管理系統(tǒng)，其機(jī)芯采用最新的直流無 刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)、控制技術(shù)，采用電機(jī)專用DSP技術(shù)、高效功率轉(zhuǎn)換技術(shù)、以及創(chuàng) 新的編碼反饋技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)芯直流無刷電機(jī)的全數(shù)字、高精度的伺服控制。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不 能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替 換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種半高安全門，包括位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)、位置控制調(diào)節(jié)器、速度控制調(diào)節(jié)器、電流PID調(diào)節(jié)器、位置計(jì)算單元、速度計(jì)算單元、電流反饋單元、伺服電機(jī)和增量編碼器，該位置環(huán)、該位置控制調(diào)節(jié)器、該速度環(huán)、該速度控制調(diào)節(jié)器、該電流環(huán)、該電流PID調(diào)節(jié)器依次串聯(lián)連接到該伺服電機(jī)，該伺服電機(jī)通過該增量編碼器和該位置計(jì)算單元連接到該位置環(huán)，該伺服電機(jī)通過該增量編碼器和該速度計(jì)算單元連接到該速度環(huán)，該伺服電機(jī)還通過該電流反饋單元連接到該電流環(huán)。
2. 如權(quán)利要求1所述的半高安全門，其特征在于該伺服電機(jī)是直流無刷電 機(jī)，其具有電機(jī)專用DSP芯片內(nèi)核。
3. 如權(quán)利要求2所述的半高安全門，其特征在于該電流環(huán)的反饋響應(yīng)時(shí)間 為0.01ms,該速度環(huán)的反々赍響應(yīng)時(shí)間為0.5ms,該位置環(huán)的反4貴響應(yīng)時(shí)間為lms。
4. 如權(quán)利要求3所述的半高安全門，其特征在于該位置環(huán)獲取當(dāng)前位置， 進(jìn)行位置環(huán)PID計(jì)算，更新當(dāng)前速度參考值，然后該速度環(huán)讀取當(dāng)前速度值， 進(jìn)行速度環(huán)PID計(jì)算，更新電流參考值，然后通過PWM信號(hào)周期中斷，讀取 當(dāng)前電流值，進(jìn)行電流環(huán)PID計(jì)算，更新PID占空比值。
5. 如權(quán)利要求4所述的半高安全門，其特征在于該伺服電機(jī)控制其加減速 曲線為S型。
6. 如權(quán)利要求5所述的半高安全門，其特征在于還包括一制動(dòng)器，當(dāng)出現(xiàn) 異常狀態(tài)時(shí)，該制動(dòng)器生效，使得門翼進(jìn)入鎖定狀態(tài)，直至接到外部控制指令 才會(huì)恢復(fù)。
7. 如權(quán)利要求6所述的半高安全門，其特征在于可記載門翼正常運(yùn)行電流， 當(dāng)出現(xiàn)異常夾人狀況時(shí)，此刻的電流較正常運(yùn)行電流具有偏差，使得該伺服電 機(jī)進(jìn)入異常處理，該伺服電機(jī)停止動(dòng)作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半高安全門，包括位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)、位置控制調(diào)節(jié)器、速度控制調(diào)節(jié)器、電流PID調(diào)節(jié)器、位置計(jì)算單元、速度計(jì)算單元、電流反饋單元、伺服電機(jī)和增量編碼器，該位置環(huán)、該位置控制調(diào)節(jié)器、該速度環(huán)、該速度控制調(diào)節(jié)器、該電流環(huán)、該電流PID調(diào)節(jié)器依次串聯(lián)連接到該伺服電機(jī)，該伺服電機(jī)通過該增量編碼器和該位置計(jì)算單元連接到該位置環(huán)，該伺服電機(jī)通過該增量編碼器和該速度計(jì)算單元連接到該速度環(huán)，該伺服電機(jī)還通過該電流反饋單元連接到該電流環(huán)。
文檔編號(hào)H02P6/08GK101656502SQ200910190058
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月15日
發(fā)明者卓 丁, 王承志 申請(qǐng)人:深圳市漢武科技有限公司