骑乘式割草机
技术领域
本发明涉及骑乘式割草机。
背景技术
当前，骑乘式割草机或骑式割草机，在面积比较大的高尔夫球场或草场比较受欢迎，用户可以坐在骑乘式割草机上，通过操控操作杆自如地控制割草机任意行进方向进行割草，相较于手推式割草机进行割草，省力得多。
用户通过推动操作装置，以设定驱动行走轮的马达的目标速度，控制单元能够获取该目标速度，然后根据该目标转速输出控制信号给驱动行走轮的第一马达以输出扭矩给行走轮，从而驱动行走轮按照设定的目标速度行走。但是，传统的电机控制方式，存在滞后性，马达的扭矩响应速度慢，可能会出现马达不能在预设时间内达到操作装置设定的目标速度，也会造成操作者误判断而导致骑乘式割草机行走时发生窜动，这样会使得用户操作体验差，当马达的扭矩响应速度超过100ms～200ms范围时，操作者已经能够明显感觉到马达的扭矩响应速度慢。另外，由于马达的扭矩响应速度慢，一方面会造成操作者误判断而错误操作导致骑乘式割草机窜动，另一方面，在割草机在爬坡过程中，可能会由于马达的响应的滞后性导致割草机后溜而发生危险。
对于骑乘式割草机而言，希望通过操作装置设定马达的目标转速和目标转矩后，第一马达的扭矩响应速度更快，使得第一马达能稳定且快速地达到目标转速，增强用户体验感。而传统的控制系统，马达的扭矩响应速度慢，无法在较短的时间内达到目标转速和目标转矩，造成用户体验差，且存在安全风险。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种具有较快马达响应速度的骑乘式割草机。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种骑乘式割草机，包括：行走组件，包括行走轮以及驱动所述行走轮行走的第一马达，所述第一马达包括定子和转子；动力输出组件，包括用于割草的刀片以及驱动所述刀片的第二马达；电源装置，至少用于为所述第一马达提供电能；驱动电路，用于将所述电源装置的电能加载至所述第一马达；操作装置，用于设置所述第一马达的目标转矩和目标转速中的至少一个；控制模块，用于输出控制信号至所述驱动电路使所述第一马达的输入电流或输入电压跟随所述第一马达的转子的位置变化而变化，使得所述第一马达的实际转矩在第一预设时间内达到或基本达到所述目标转矩，所述第一预设时间小于100ms。
可选地，所述操作装置还用于设置所述第一马达的目标转速；所述第一马达的实际转速在第二预设时间内达到或基本达到所述目标转速，所述第二预设时间小于800ms。
可选地，还包括：目标转速检测模块，与所述操作装置关联连接，所述目标转速检测模块用于检测所述操作装置设置的所述第一马达的目标转速。
可选地，所述骑乘式割草机还包括：电流检测模块，用于检测所述第一马达的电流；所述电流检测模块与所述第一马达连接，且与所述控制模块连接；目标转速检测模块，用于检测所述操作装置设置的所述第一马达的目标转速；所述目标转速检测模块与所述操作装置关联连接，且与所述控制模块连接；实际转速检测模块，用于检测所述第一马达的实际转速；所述实际转速检测模块与所述第一马达关联连接，且与所述控制模块连接。
可选地，所述骑乘式割草机还包括：电流检测模块，用于检测所述第一马达的电流；所述电流检测模块与所述第一马达连接，且与所述控制模块连接；目标转速检测模块，用于检测所述操作装置设置的所述第一马达的目标转速；所述目标转速检测模块与所述操作装置关联连接，且与所述控制模块连接；实际转速估算模块，用于检测根据所述电流检测模块的检测到的所述第一马达的电流估算所述第一马达的实际转速；所述实际转速估算模块与所述电流检测模块连接，且与所述控制模块连接。
可选地，所述骑乘式割草机还包括：转子位置检测模块或转子位置估算模块，用于获取所述第一马达的转子位置，所述转子位置检测模块或转子位置估算模块与所述控制模块连接；所述控制模块根据所述转子位置输出跟随所述转子位置变化而变换的控制信号。
可选地，所述目标转速检测模块与所述控制模块通过总线连接。
可选地，所述总线的通讯帧率的范围为100Hz～3000Hz。
可选地，所述第一预设时间小于60ms。
可选地，所述目标转速检测模块包括传感器，所述传感器的数据刷新速率的范围为50微秒/次～10毫秒/次。
可选地，所述第一预设时间小于10ms。
可选地，所述目标转速检测模块包括传感器，所述传感器的数据刷新速率的范围为50微秒/次～10毫秒/次。
可选地，所述第一预设时间小于60ms。
可选地，所述第一马达的定子磁链与转子磁链的夹角为90°。
可选地，所述定子磁链与转子磁链的夹角的处于90°～135°范围内。
可选地，所述第一马达的输入电压呈正弦波或马鞍波变化，所述第一马达的输入电流呈正弦波变化。
可选地，所述操作装置包括：
至少一个支架，所述支架能够安装在所述骑乘式割草机上；
操作杆，其设置成至少在第一方向绕第一枢轴转动；
枢转组合，所述枢转组合包括具有第一枢轴的第一枢转组件，所述第一枢转组件用以将所述操作杆可枢转地安装在支架上，使操作杆在第一方向绕第一枢轴转动；
所述目标转速检测模块包括位置检测模组，位置检测模组所述与所述操作杆关联连接，用于检测所述操作杆在所述第一方向上的位置，所述操作杆在所述第一方向上的位置与所述第一马达的目标转速对应。
可选地，所述操作装置包括方向盘和速度杆，所述目标转速检测模块与所述方向盘和/或所述速度杆关联连接，用于检测由所述方向盘和/或所述速度杆设置的第一马达的目标转速和目标转矩。
可选地，所述控制模块包括：第一转速环，用于根据所述第一马达的目标转速和实际转速生成所述第一马达的目标电流。
可选地，所述控制模块还包括：电流分配单元，用于根据所述第一转速环生成的所述第一马达的目标电流分配直轴目标电流和交轴目标电流；电流变换单元，用于根据所述第一马达的实际电流和所述第一马达的转子位置生成直轴实际电流和交轴实际电流；第一电流环，用于根据所述直轴目标电流和直轴实际电流生成第一电压调节量；第二电流环，用于根据所述交轴目标电流和交轴实际电流生成第二电压调节量；控制信号生成单元，用于根据所述第一电压调节量和第二电压调节量生成控制信号，所述控制信号用于控制所述驱动电路。
可选地，所述控制模块包括：第二转速环，用于根据所述第一马达的目标转速和实际转速生成所述第一马达的目标转矩。
可选地，所述控制模块还包括：转矩环，用于根据所述第一马达的目标转矩和实际转矩生成第一调节量；磁链环，用于根据所述第一马达的目标定子磁链和实际定子磁链生成第二调节量；控制信号生成单元，用于根据所述第一调节量和第二调节量生成控制信号，所述控制信号用于控制所述驱动电路。
可选地，所述操作装置的操作位置与所述第一马达的目标转速之间存在死区区间，在所述死区区间中，所述第一马达的目标转速不变。
可选地，所述操作装置的操作位置与所述第一马达的目标转矩之间存在死区区间，在所述死区区间中，所述第一马达的目标转矩不变。
本发明的骑乘式割草机能够提高驱动行走轮行走的马达更快的响应速度，用户操作体验佳且安全性好。
附图说明
图1是作为一个实施方式的骑乘式割草机的外观图；
图2是作为一种实施方式的骑乘式割草机的操作装置；
图3是另一个视角的图2所示的操作装置；
图4是图2所示的操作装置部分结构图；
图5是骑乘式割草机的包括左马达和右马达的第一马达的控制系统框图；
图6是一个实施方式的左马达和右马达的其中一个的第一马达的控制系统框图；
图7是另一个实施方式的左马达和右马达的其中一个的第一马达的控制系统框图；
图8是作为一种实施方式的更具体的第一马达的控制系统框图；
图9是在一种实施方式的电机的空间矢量图；
图10是在另一种实施方式的电机的空间矢量图；
图11是图10所示的电机在相同电流情况下产生的永磁转矩T1、磁阻转矩T2、电磁转矩Te与电角度的关系曲线图；
图12是作为另一种实施方式的更具体的第一马达的控制系统框图；
图13是图12所示的第一马达的控制系统下电机的空间矢量图；
图14是操作杆与第一马达的目标转速，第一马达的实际转速与输出扭矩、最大输出扭矩之间的对应关系；
图15是电机的三相电压随转子位置的呈正弦波变化；
图16是电机的三相电压随转子位置的呈马鞍波变化；
图17是作为另一种实施方式的骑乘式割草机的外观图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
参照图1，作为一种实施方式的骑乘式割草机10，包括：机架11、座椅12、动力输出组件13、行走组件14、操作装置15、电源装置16。
机架11用于承载座椅12，机架11至少部分沿平行于前后方向延伸；座椅12用于供操作者乘坐，座椅12安装至机架11上动力。动力输出组件13连接至机架11，动力输出组件13包括用于输出动力的以实现机械功能的输出件，例如在本实施方式中，输出件具体可以为用于实现割草功能的刀片131，动力输出组件13还包括用于驱动刀片131高速旋转的第二马达144。动力输出组件13可以包括一个以上的刀片131，对应地，第二马达144的数目可以与刀片131相对应。
行走组件14用于使骑乘式割草机10能够在草坪上行走。行走组件14具体可以包括：第一行走轮141、第二行走轮142，第一行走轮141的数目为2，第二行走轮142的数目也为2，在本实施方式中，第一行走轮141为驱动轮，包括左驱动轮141L和右驱动轮141R。行走组件14还包括用于驱动第一行走轮141的第一马达143，第一马达143的数目也为2，分别为左马达143L和右马达143R(图5)。
这样，当这两个第一马达143以不同的转速驱动对应的两个第一行走轮141转动时，这两个第一行走轮141之间产生速度差，从而使得骑乘式割草机10进行转向。
电源装置16用于为骑乘式割草机10提供电能。具体地，电源装置16用于给第一马达143、第二马达144以及骑乘式割草机10上的其他电子元器件或电子组件进行供电。在一些实施方式中，电源装置16设置在机架11上的座椅12的后侧。电源装置16包括至少一个电池包161，用于给所述骑乘式割草机10提供能量来源，所述至少一个电池包161还被配置为能为另外一个电动工具20提供能量来源。
操作装置15至少用于设置所述第一马达143的目标转速，进而能够通过操作装置15设置骑乘式割草机10的目标状态，骑乘式割草机10的目标状态包括骑乘式割草机10的前进状态、后退状态、前进速度、后退速度、零速、准备工作状态(包括，电子模块上电等)或退出工作状态(即驻车状态)等。操作者能够使用操作装置15以控制骑乘式割草机10的行走，或决定骑乘式割草机10的工作状态。
在本实施方式中，操作装置15至少用于供操作者使用以控制行走组件14中的第一马达143，从而控制骑乘式割草机10在草坪上行走，具体地，操作装置15至少用于设定所述第一马达143的目标转速。作为可选地，操作装置15还用于供操作者使用以使骑乘式割草机10进入或退出工作状态。在本实施方式中，操作装置15的数量为2，分别为右操作装置15R和左操作装置15L，用于对应的控制右马达143R和左马达143L，以分别驱动左第二行走轮右驱动轮141R和左驱动轮141L。两个操作装置15的组成部件相同，且分别位于坐在座骑12上的操作者的右手侧和左手侧，以方便操作。
左操作装置15L和右操作装置15R的结构组成相同，下面说明操作装置的结构组成，为方便描述，以操作装置15来同一描述。参照图2至图4，作为一种可能的实施方式，操作装置15包括：至少一个支架152，能够安装在骑乘式割草机10上，具体地，支架152固定安装在机架11上；操作杆组件，包括操作杆151，操作杆151设置成在第一方向F1绕第一轴线A在前进位置、中档位置及后退位置之间转动，以及在第二方向F2绕第二轴线B在内侧位置及外侧位置之间转动；以及枢转组合，用以将操作杆151可枢转地安装在支架152上，使操作杆151在第一方向F1绕第一轴线A转动，以及在第二方向F2绕第二轴线B转动。需要说明的是，在本实施方式中，对于坐在座椅12上的操作者来说，第二轴线B和第一方向F1在其前后方向延伸，第一轴线A和第二方向F2在其左右方向延伸。
枢转组合包括第一枢转组件153，第一枢转组件153安装在支架152上。第一枢转组件153包括第一枢轴1531，其固定安装在第一支架152上，第一枢轴1531限定第一轴线A。在一些实施方式中，第一枢转组件153还包括轴套(未示出)。轴套部分地包围第一枢轴1531，且可绕第一枢轴1531转动。第一枢转组件153供操作杆151在所述第一方向F1上绕第一轴线A转动，所述的第一轴线A为第一枢轴1531的轴线。当操作杆251沿第一方向F1绕第一轴线A在前进位置、中档位置、后退位置之间转动时，带动第一枢转组件253在第一方向F1上绕第一轴线A转动。
操作杆151在第一方向F1上的位置对应于操作者设定的对应的第一马达143的目标转速和目标状态，目标状态包括前进、后退、零速状态。在本实施方式中，第一方向F1上的位置包前进位置，中档位置、后退位置，分别对应骑乘式割草机10的前进、零速、后退状态。操作杆151在前进位置与中档位置之间提供前进方向上的多个目标行进速度，操作杆151在中档位置及后退位置之间提供后退方向上的多个目标行进速度。操作者通过推动操作杆151在第一方向F1上转动至不同的位置来设置第一马达143的目标转速和目标状态。
作为可选地，枢转组合还包括第二枢转组件154，第二枢转组件154安装在第一枢转组件153上第二枢转组件。154包括第二枢轴1541，其固定安装在第一枢转组件153上，第二枢轴1541限定第二轴线B。具体地，第二枢转组件154的第二枢轴1541固定安装在第一枢转组件153的轴套(未示出)上设置的安装孔中。操作杆151可枢转地安装在第二枢轴1541上，且可绕第二枢轴1541转动。操作杆151上设置有穿孔，所述穿孔供第二枢轴1541穿过，操作杆151可绕第二枢轴1541转动。第二枢转组件154供操作杆151在第二方向F2上绕第二轴线B转动，所述的第二轴线B为第二枢轴1541的轴线。当操作杆151在第二方向F2上绕第二枢轴1551在内侧位置、外侧位置之间转动时，带动第二枢转组件155在第二方向F2上绕第二枢轴1551转动。
操作者通过推动操作杆151在第二方向F2上转动至不同的位置(内侧位置或外侧外置)来设置骑乘式割草机的目标状态，包括工作状态(即准备状态或零速状态)和非工作状态(即驻车状态)。操作杆151在第二方向F2上的内侧位置与操作杆151在第一方向F1上的中档位置一致，用户可以在外侧位置上将骑乘式割草机10接通电源。
需要说明的是，所述骑乘式割草机10的目标行进方向，由用户操作左操作杆151R和右操作杆151L所指示的目标行进速度差来确定。也就是说，如果左操作杆151L和右操作杆151R都被向前方向推动，且左操作杆151L给出的目标行进速度大于右操作151R杆给出的目标行进速度，则骑乘式割草机向前并向右转向；如果左操作杆151L和右操作杆151R都被向前方向推动，且左操作杆151L给出的目标行进速度小于右操作杆151R给出的目标行进速度，则骑乘式割草机10向前并往左转向；如果左操作杆151L和右操作杆151R都被向前方向推动，且左操作杆151L给出的目标行进速度与右操作杆151R给出的目标行进速度相等或大致相等，则骑乘式割草机10以左右操作杆给出的目标行进速度保持大致匀速前行。类似地，如果左操作杆151L和右操作杆151R都被向后方向推动，则通过左操作杆151L给出的目标行进速度与右操作杆151R给出的目标行进速度差，则骑乘式割草机10按照给出的左操作杆151L和右操作杆151R给出的目标行进速度差来行走和转向。需要说明的是，由于马达的转速与转矩相关，操作装置15在设定第一马达143的目标转速的同时，也对应地设置了第一马达的目标转矩。
参照图5所示的骑乘式割草机10的马达控制系统框图，包括左马达控制系统和右马达控制系统，左马达控制系统和右马达控制系统的功能和组成相同或类似，以左马达控制系统为例，其包括主要包括：左马达控制模块50L、左马达目标转速检测模块51L、左马达实际转速检测模块52L、左马达驱动电路53L、左马达电流检测模块54L以及左马达143L。
左马达控制模块50L用于控制左马达143L的运行，其与左马达目标转速检测模块51L、左马达实际转速检测模块52L、左马达驱动电路53L、左马达电流检测模块54L连接，用于根据左马达目标转速检测模块51L、左马达实际转速检测模块52L、左马达电流检测模块54L的检测信号调整左马达143L的控制量，并输出控制信号给左马达驱动电路53L，从而控制左马达驱动电路53L以使左马达驱动电路53L驱动所述左马达143L尽快地达到或基本等于通过左操作装置15L设置的目标转速。所述左马达143L的控制量包括所述左马达143L的输入电压和/或输入电流。
左马达目标转速检测模块51L与所述左操作装置15L关联连接，用于检测所述左操作装置15L的状态，并输出给左马达控制模块50L，从而左马达控制模块50L能够根据左马达目标转速检测模块51L的检测结果获得所述左马达143L的目标转速。在本实施方式中，左马达目标转速检测模块51L与左操作杆151L关联设置，用于检测左操作杆151L的位置。所述的左马达目标转速检测模块51L包括角度传感器或位置传感器，其用于检测操作装置15的操作杆151的转过的角度或转动后的位置。
左马达实际转速检测模块52L与所述左马达143L关联连接，用于检测左马达143L的实际转速。作为可选方案，左马达实际转速检测模块52L包括速度检测传感器，其设置在左马达143L的附近或内部设置来获取左马达143L的实际转速，例如，设置在左马达143L附近的光电传感器，其能够获取左马达143L的实际转速，又如，设置在左马达143L内部的转子附近的霍尔传感器，其能够根据转子转动的速度来获取左马达143L的实际转速。
但在一些情况下，尤其是第一马达143在高速和/或高温下运转，或第一行走轮141在高速和/或高温下运转，抑或骑乘式割草机在高温下作业，会影响传感器检测精确度，甚至速度检测传感器检测会失效。因此，为了解决该问题，作为另一种实施方式，左马达实际转速检测模块52L不包括传感器，左马达实际转速检测模块52L选用无刷电机，通过左马达实际转速检测模块52L的输出的电信号如呈周期性变化反电动势，即通过检测左马达143L的电流和/或电压，从而确定反电动势的过零点来获得左马达实际转速检测模块52L的周期变化，从而获取左马达143L实际转速检测模块52L的实际转速。通过这样的方式，无需设置传感器检测左马达实际转速检测模块52L的实际转速，降低了成本，同时检测精度不受高转速、温度影响外，其整机结构也更精简。
左马达电流检测模块54L，其与所述左马达143L关联连接，用于获取所述左马达143L的电流，所述电流可以是马达的母线电流或左马达143L的相电流。左马达电流检测模块54L将获取所述左马达143L的电流传输给左马达控制模块50L。
左马达驱动电路53L与左马达控制模块50L和左马达143L连接，用于根据左马达控制模块50L输出的信号控制左马达143L的运行。
作为可选地，左马达143L可通过减速装置55L连接至左驱动轮141L，左马达143L的输出转速通过减速装置55L减速后输出给左驱动轮141L以驱动左驱动轮141L转动，这样，左马达143L的扭矩通过减速装置传递至左驱动轮141L以驱动左驱动轮141L。在其他的实施方式中，左马达143L和左驱动轮141L直接连接。
右左马达控制系统主要包括：左马达控制模块50R、左马达目标转速检测模块51R、左马达实际转速检测模块52R、左马达驱动电路53R、左马达电流检测模块54R以及左马达143R。右左马达控制系统与左马达控制系统的功能和组成相同或相似，此处不再赘述。
在上述实施方式中，左马达实际转速检测模块52L与右马达实际转速检测模块52R可以是两个单独设置的模块，分别与左马达143L和右马达143R关联连接，分别用于生成所述左马达143L和右马达143R的实际转速。当然，左马达实际转速检测模块52L和右马达实际转速检测模块52R也可以是上述两个模块的集成。
上述实施方式中，分别与右操作杆151R和左操作杆151L关联连接的左马达目标转速检测模块51L和右马达目标转速检测模块51R可以是分开的两个模块也可以是集成在一起的模块。
在上述实施方式中，左马达控制模块50L和左马达目标转速检测模块51L通过总线56连接，左马达目标转速检测模块51L检测到的通过左操作装置15L的设置的左马达143L的目标转速能够通过总线56发送给左马达控制模块50L，左马达控制模块50L通过总线56接收来自左马达目标转速检测模块51L的检测结果。作为可选地，所述总线的通讯帧率的范围为100Hz～2000Hz。作为可选地，所述总线的通讯帧率的范围为200Hz～2000Hz。作为可选地，所述总线的通讯帧率的范围为300Hz～3000Hz。
在一些实施方式中，所述总线的通讯帧率的范围为100Hz～1000Hz。在一些实施方式中，所述总线的通讯帧率的范围为200Hz～800Hz。在一些实施方式中，所述总线的通讯帧率的范围为100Hz～500Hz。在一些实施方式中，所述总线的通讯帧率的范围为500Hz～1000Hz。在一些实施方式中，所述总线的通讯帧率的范围为500Hz～1500Hz。在一些实施方式中，所述总线的通讯帧率的范围为1000Hz～2000Hz。在一些实施方式中，所述总线的通讯帧率的范围为1000Hz～1500Hz。所述总线的通讯帧率指的是总线在一秒时间内接收和/或发送数据包的次数。
通过这样的方式，以提高左马达控制模块50L和左马达目标转速检测模块51L之间的数据传输速率，这样，能够一定程度上提高第一马达143的响应速度。
同样地，右马达控制模块50R和右马达目标转速检测模块51R也通过总线56连接，此处不再赘述。当然，右马达控制模块50R和右马达目标转速检测模块51R也可以通过其他总线连接。
作为可选地，左马达目标转速检测模块51L和右马达目标转速检测模块51R包括角度传感器、位置传感器等，其用于检测操作装置15的操作杆151的转动的角度或转动位置。在其他的实施方式中，骑乘式割草机10的操作装置15包括方向盘751和速度杆752(油门)(图17)，至少用于设置所述第一马达141的目标转速。第一马达141的目标转速由方向盘751和速度杆752综合决定，速度杆给出目标速度，方向盘751的转动角度则用于分配左马达和右马达的分配速度。操作者可通过转动方向盘751和脚踩速度杆752，通过方向盘751的转动角度以及速度杆752所处的位置控制骑乘式割草机10的设置所述第一马达141的目标转速。操作者可通过操作方向盘的转动控制骑乘式割草机10的转向，如转向、或直走，而速度杆752则用于确定马达的目标速度。作为可选地，所述方向盘751为电子方向盘。
作为可选地，左马达目标转速检测模块51L和右马达目标转速检测模块51R包括传感器。作为可选地，所述传感器的数据刷新速率的范围为50微秒/次～10毫秒/次。在一些实施方式中，传感器的数据刷新速率的范围为50微秒/次～200微秒/次。在一些实施方式中，传感器的数据刷新速率的范围为100微秒/次～300微秒/次。在一些实施方式中，传感器的数据刷新速率的范围为200微秒/次～500微秒/次。在一些实施方式中，传感器的数据刷新速率的范围为100微秒/次～1毫秒/次。在一些实施方式中，传感器的数据刷新速率的范围为500微秒/次～1毫秒/次。在一些实施方式中，传感器的数据刷新速率的范围为1毫秒/次～10毫秒/次。
参照图2至4，作为一种可能的实施方案，左马达目标转速检测模块51L和右马达目标转速检测模块51R包括位置检测模组17，所述位置检测模组17包括磁性元件171和磁传感器172。在本实施方式中，磁传感器为霍尔传感器。在其他实施方式中，磁传感器为磁电阻传感器。
磁性元件171或磁传感器172与操作杆151或枢转组合关联设置，磁传感器172与磁性元件171间隔设置，以使得在操作杆151在第一方向F1上绕第一轴线A转动时，能带动磁性元件171和磁传感器172产生相对转动，以检测操作杆151在第一方向上F1上的前进位置、中档位置及后退位置。
作为可选地，操作杆151在第二方向F2上绕第二轴线B转动时，能带动磁性元件171和磁阻传感器172产生相对位移，以检测操作杆151在第二方向上F2的内侧位置和外侧位置。
磁性元件171与操作杆151关联设置，其能够跟随操作杆151的运动而运动，磁传感器172则固定安装在支架152上，二者对应地设置，以使得在操作杆151在第一方向F1上绕第一轴线A转动时，磁性元件171与磁传感器172能够产生相对运动，磁传感器172输出与操作杆151在第一方向上的位置有关的第一检测信号。
作为可选地，操作杆151在第二方向F2上绕第二轴线B转动时，磁性元件171与磁传感器172能够产生相对运动，磁传感器172能够输出与操作杆151在第二方向F2上的位置有关的第二检测信号。
磁性元件171安装在操作杆151上，具体地，操作杆151上设置有第一安装部1511，第一安装部1511与操作杆151一体成型或固定安装，安装部1511用于安装磁性元件171，以将磁性元件171与操作杆151固定在一起，使其能够与操作杆151同步运动。
磁传感器172固定安装在支架152上，具体地，支架1521上设置有第二安装部1521，第二安装部1521与操作杆151一体成型或固定安装，第二安装部1521用于安装磁传感器172。第二安装部还用于安装PCB板18，磁传感器172设置在PCB板18上，为了能够使磁传感器172能牢固的固定在PCB板18上，采用灌胶将磁传感器172密封在PCB板上。
第一安装部1511和第二安装部1521的位置对应设置，以使磁传感器172能够输出满足要求的检测信号，所述检测信号与操作杆151在第一方向上的位置和第二方向F2上的位置有关。
位置检测模组17至少部分地与支架152和/或枢转组合或操作杆151关联，用于检测操作杆151在第一方向F1上的位置，包括前进位置、中档位置、后退位置，例如，当操作杆151在前进位置时，对应的第一马达143的目标状态是最大前进速度；当操作杆151在后退位置时，对应的第一马达143的目标状态是最大反转速度；当操作杆151在中档位置时，对应的第一马达143的目标状态是零速。操作者通过移动操作杆151来设定对应的第一马达141的目标转速，控制对应的第一马达141的动作，这样对应的第一马达141的目标转速也是从操作杆151的位置获得的操作者设定的目标转速或目标状态。
作为可选地，位置检测模组17还能够检测操作杆151在第二方向F2的位置，包括内侧位置、外侧位置。当操作杆151在内侧位置时，对应的骑乘式割草机10的状态为工作状态(即准备状态)，在一些具体的实施方式中，内侧位置与中档位置重合或者相近，对应的第一马达143的目标状态是零速状态；当操作杆151在外侧位置时，对应的骑乘式割草机10的状态为非工作状态。
在本实施方式中，磁性元件171和磁传感器172关联设置，以使得操作杆151在第一方向F1上绕第一轴线A转动时能带动磁性元件171和磁传感器172产生相对转动时，磁传感器172输出与操作杆152在第一方向F1上的前进位置、中档位置及后退位置有关的检测信号。所述的检测信号包含与操作杆151在位置信息，通过这样的方式来检测操作杆152在第一方向F1上的位置，包括前进位置、中档位置、后退位置，操作杆152在第一方向F1上的不同位置对应于第一马达143的不同的目标速度和转动方向，通过检测操作杆152的位置从而能够获得第一马达143的目标转速。
当然，本领域技术人员可理解的，位置检测模组17的磁性元件171和磁传感器172的安装位置不限于上述方式，只要是将位置检测模组17的磁磁性元件171和磁传感器172间隔设置且关联设置，使磁性元件171和磁传感器172与操作杆151在第一方向上的位置以及在第二方向上的位置关联起来使得磁性元件171和磁传感器172在操作杆151转动时能够产生相对运动，均落在本发明的保护范围内。
在本实施方式中，采用两个磁传感器172——第一磁传感器172a和第二磁传感器172b，其设置在基板或PCB板不同的位置。作为一种具体的实施方式，第一磁传感器172a和第二磁传感器172b可以关于磁性元件的中心线对称设置。在本发明的其他一些实施例中，可以采用多个霍尔传感器，位于基板或PCB板不同的位置，以检测所述操作杆151在所述第一方向F1上的位置。
具体地，磁传感器172和磁性元件171检测操作杆151在第一方向F上的位置的原理如下：
参照图3和图4，当操作杆251在第一方向F1上转动时带动磁性元件171转动，磁传感器172与磁性元件171产生相对转动的角度，由于磁传感器172的电压与磁场强度呈线性关系，根据两个磁传感器172的输出电压能够判断磁传感器172和磁性元件171的相对位置关系，从而能够标定磁传感器172的输出电压和操作杆151的位置之间的关系，并将标定结果存储在控制模块(30、50、60)中，从而控制模块(30、50、60)能够根据磁传感器172的输出电压判断对应的操作杆151的位置。
参照图3，假设图3为操作杆151处于第一方向F1上的后退位置为最大后退位置，操作杆151处于第一方向F1上的前进位置为最大前进位置，当操作杆151从后退位置转动至前进位置时，两个磁传感器172的输出电压随着操作杆151的运动的位置发生变化。通过标定两个磁传感器172的输出电压与操作杆151的位置关系，能够根据两个磁传感器172的输出电压判断出操作杆151的当前位置。
本实施方式中，由于采用上述结构，使传感器固定设置，而磁性元件与操作杆关联连接，利用磁性元件和传感器之间的相对位置关系来进行操作杆在两个方向上的位置检测的方式，能够减小传感器因运动造成的检测结果不准确以及传感器的连接线因频繁移动和拉扯而损坏传感器、连接线和电路的问题，使得检测结果更可靠，系统的可靠性更高且结构更简单。
参照图6，作为一种具体实施方式的第一马达143的控制系统，其可以应用于上述左马达控制系统和右马达控制系统中的任意一个。在本实施方式中，所述第一马达143为电机38，电机38可以是无刷电机。电机38有定子、转子和定子绕组。
本实施方式的第一马达143的控制系统包括：控制模块30、供电电源31、电源电路32、驱动电路33、目标转速检测模块34、实际转速检测模块35、转子位置检测模块36、电流检测模块37、电机38、总线39以及如前所述的操作装置15。
控制模块30用于控制电机38的运行过程。在一些实施例中，控制模块30采用专用的控制器，例如一些专用的控制芯片(例如，MCU，Microcontroller Unit)。控制模块30集成有信号处理单元，其中，信号处理单元用于对获取相关参数信号进行处理，其具有计算，比较、判断等功能，信号处理单元对信号进行处理后，能够生成控制信号输出给驱动电路33以驱动电机38运行。
供电电源31用于为电机38的控制系统提供电能，在本实施方式，供电电源31的电能来自于前述的电源装置16。电源电路32与供电电源31连接，供电电源31用于接收来自供电电源31的电能，并将供电电源31的电能转换成至少供控制模块30使用的电能。
驱动电路33电连接至控制模块30和电机38，其能够根据控制模块30输出的控制信号电机38运行。作为一种实施方式，电机38为三相电机，其具有三相绕组，驱动电路33具体与电机38的三相绕组电连接。所述驱动电路33具体包括有开关电路，所述开关电路用于根据所述控制模块30的控制信号驱动所电机38的转子运转。
为了使电机38转动，驱动电路33具有多个驱动状态，在一个驱动状态下电机的定子绕组会产生一个磁场，控制模块30被配置为依据电机38的转子转动位置输出相应的驱动信号至驱动电路33以使驱动电路33切换驱动状态，从而改变加载在电机38的绕组上的电压和/或电流的状态，产生交变的磁场驱动转子转动，进而实现对电机的驱动。
电机38的转子位置可通过转子位置检测模块36获得，转子位置检测模块36例如包括3个霍尔传感器，其沿电机38的转子的圆周方向设置，当转子转入和转出预设范围时，霍尔传感器的信号发生改变，转子位置检测模块36的输出信号也随之改变，这样依据转子位置检测模块36输出的检测信号即可得知电机的转子所处的位置。
当然，转子位置也可以根据电机电流估算得出。参照图7，转子位置估算模块46根据电流检测模块47获得的电机的电流估算获得。转子位置估算模块46可以内置于控制模块40，也可以外置于控制模块40。
图6所示的驱动电路33包括开关元件VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6，开关元件VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6组成三相电桥，其中VT1、VT3、VT5为上桥开关，VT2、VT4、VT6为下桥开关。开关元件VT1～VT6可选用场效应管、IGBT晶体管等。各开关元件的控制端分别与控制模块30电性连接。开关元件VT1～VT6依据控制模块30输出的驱动信号改变接通状态，从而改变供电电源31加载在电机38的绕组上的电压和/或电流状态，驱动电机38运转。
目标转速检测模块34与操作装置15关联连接，在本实施方式中，目标转速检测模块34与操作装置15的操作杆151关联连接，目标转速检测模块34能够获取用户通过操作杆151的设置的对应第一马达143的目标转速。在本实施方式中，目标转速检测模块34可采用如图2和4所示的位置检测模组17。
实际转速检测模块35与所述电机38关联连接，用于检测所述电机38的实际转速。作为可选方案，实际转速生成模块35包括速度检测传感器，其设置在电机38的附近或内部设置来获取电机38的实际转速，例如，设置在电机38附近的光电传感器，其能够获取电机38的转速，又如，设置在电机38内部的转子附近的霍尔传感器，其能够根据转子转动的速度来获取电机38的实际转速。
但在一些情况下，尤其是第一马达143在高速和/或高温下运转，或第一行走轮141在高速和/或高温下运转，抑或骑乘式割草机在高温下作业，会影响传感器检测精确度，甚至速度检测传感器检测会失效。为了解决该问题，作为另一种实施方式，实际转速检测模块35不包括传感器，而是通过电机38的输出的电信号估算获得，例如，通过检测电机38的电流，获得电机38的反电动势的过零点，从而电机38运转的周期变化规律，从而依据该周期变化规律获取电机38的实际转速。参照图7，实际转速估算模块45连接至电流检测模块47，依据电流检测模块47输出的电机的电流来获得电机38的实际转速。通过这样的方式，无需设置传感器检测电机38的实际转速，降低了成本，同时检测精度不受高转速、温度影响外，其整机结构也更精简。电机38可以为内转子电机，也可以为外转子电机。在一些实施方式中，电机38为内转子无刷电机，作为可选地，电机38为内转子永磁同步无刷电机。在一些实施方式中，电机38为外转子无刷电机，作为可选地，电机38为外转子永磁同步无刷电机。
图6所示的实际转速检测模块35和转子位置检测模块36可以集成在一起，可以分来单独设置。图7所示的实际转速估算模块45和转子位置估算模块46可以集成在一起，可以分来单独设置。
电流检测模块37与所述电机38关联连接，用于获取所述电机38的工作电流，所述电流可以是电机38的母线电流或电机38的相电流。电流检测模块37将获取的所述电机38的电流传输给控制模块30。
控制模块30与所述目标转速检测模块34、所述实际转速检测模块35、所述电流检测模块37、所述电机转子位置检测模块36连接，用于根据目标转速检测模块34检测到的用户通过操作装置15设置的电机38的目标转速、电机38的实际转速调整所述电机38的控制量，并输出控制信号控制电机38以使电机38的实际转速在预设时间内达到或基本达到所述目标转速，以增加用户体体验感，并且能够防止割草机在爬坡过程中，可能会由于电机38响应的滞后性导致骑乘式割草机后溜而发生危险。
本实施方式中，控制模块30输出控制信号至驱动电路33使第一马达143的输入电流或输入电压跟随第一马达143的转子的位置变化而变化，使得所述第一马达143的实际转矩在第一预设时间内达到或基本达到目标转矩，所述第一预设时间小于100ms。在一些实施方式中，所述第一预设时间小于80ms。在一些实施方式中，所述第一预设时间小于50ms。在一些实施方式中，所述第一预设时间小于20ms。当第一马达143实际转矩与目标转矩的差值小于目标转矩10％时，即认为基本达到目标转矩。
相应地，所述第一马达143的实际转速也能够在较快时间内达到或基本达到目标转速。作为可选地，所述第一马达143的实际转速在第二预设时间内达到或基本达到目标转速，所述第二预设时间小于800ms。在一些实施方式中，所述第二预设时间小于600ms。在一些实施方式中，所述第二预设时间小于300ms。当第一马达143实际转速与目标转速的差值小于目标转矩10％时，即认为基本达到目标转速。
在本实施方式中，所述第一马达143的输入电压呈正弦波或马鞍波变化，所述第一马达的输入电流呈正弦波变化。作为可选地，所述电机38为三相电机，所述电机38的输入电流或输入电压呈三相对称正弦波变化，如图15中加载至电机38的三相电压Uu、Uv、Uw呈正弦波变化，或所述电机38的输入电压呈三相对称马鞍波变化，如图16中加载至电机38的三相电压Uu、Uv、Uw呈三相对称马鞍波变化。本实施方式中，三相电压Uu、Uv、Uw互成120°相位角。所述电机38的输入电流与输入电压相对应地呈正弦波变化。
控制模块30与所述目标转速检测模块34通过总线39连接。所述目标转速检测模块34通过总线39向目标转速检测模块34发送数据，控制模块30通过总线39接收数据。所述总线的通讯帧率的范围为10Hz～600Hz。，通过这样的方式，能够一定程度上提高左马达控制模块50L和左马达目标转速检测模块51L之间的数据传输速率，从而进一步提高电机58的响应速度。所述目标转速检测模块34包括传感器，所述传感器的数据刷新速率的范围为50微秒/次～10毫秒/次，从而进一步提高电机58的响应速度。
在一些实施方式中，传感器的数据刷新速率的范围为50微秒/次～200微秒/次。在一些实施方式中，传感器的数据刷新速率的范围为100微秒/次～300微秒/次。在一些实施方式中，传感器的数据刷新速率的范围为200微秒/次～500微秒/次。在一些实施方式中，传感器的数据刷新速率的范围为100微秒/次～1毫秒/次。在一些实施方式中，传感器的数据刷新速率的范围为500微秒/次～1毫秒/次。在一些实施方式中，传感器的数据刷新速率的范围为1毫秒/次～10毫秒/次。
参照图8，作为一种第一马达143的控制系统的更具体的实施方式，所述控制系统，包括：控制模块50、供电电源51、驱动电路53、目标转速检测模块54、实际转速检测模块55、转子位置检测模块56、电流检测模块57、电机58、总线59。本实施方式的上述各个组件与图6所示的前述实施方式的各个组件的功能和结构组成相同或类似，此处不再赘述，不同之处在于，本实施方式采用一种更为具体的控制模块50，其主要包括：第一转速环501、电流分配单元502、第一电流环503、第二电流环504、电压变换单元505、电流变换单元507、PWM信号生成单元506。
第一转速环501与目标转速检测模块54以及实际转速检测模块55关联连接，第一转速环501获取来自目标转速检测模块54的检测到的用户设置通过操作装置15设置的电机58的目标转速n0以及来自实际转速检测模块55检测到的电机58的实际转速n。目标转速检测模块54与操作装置关联连接，在本实施方式中，目标转速检测模块54具体与操作杆151关联设置，用于检测操作杆151的所处位置或转动的角度。目标转速检测模块54可以采用如图2和图4所示的位置检测模组17。
第一转速环501用于根据电机58的目标转速n0和实际转速n生成目标电流is0。具体地，第一转速环501能够根据电机57的目标转速n0和实际转速n通过比较和调节，生成目标电流is0，目标电流is0用于使电机57的实际转速n趋近于目标转速n0。所述第一转速环包括比较、调节单元(未示出)，所述调节单元可以是PI调节单元。
电流分配单元502与第一转速环501连接，用于根据目标电流is0分配出直轴目标电流id0和交轴目标电流iq0。
参照图9，所述直轴和交轴构成直轴-交轴坐标系，直轴-交轴坐标系为在电机转子上建立了一个坐标系，此坐标系与转子同步转动，其中，转子磁场方向为直轴，垂直于转子磁场方向为交轴，直轴目标电流id0与直轴同向，交轴目标电流iq0与交轴同向，其中，交轴目标电流iq0为励磁电流，其用于控制力矩，产生垂直于转子的力矩带动转子转动。交轴目标电流iq0能够用于控制电机速度尽可能快速且稳定地达到电机58的目标转速n0，其原理是利用转矩电流控制电机的电磁转矩使其能最大限度的带动转子转动。交轴目标电流iq0和直轴目标电流id0可以通过计算获得，也可以直接设置。
当在电机上加载电压，能够使定子产生电流，从而使得电机58产生电磁转矩Te。电机的电磁转矩Te可由如下公式获得：
Te＝1.5Pn[Ψf*iq0+(Ld-Lq)*id*iq]，
其中，Ψf为转子磁链，iq为交轴电流，id为直轴电流，Ld为直轴电感，Lq为交轴电感，Pn为磁极对数。
作为一种实施方式的电机，Ld＝Lq，参照图9，此时，Te0＝1.5Pn*Ψf*iq0。为了获得较大的电磁转矩Te，电流分配单元502使交轴目标电流iq0尽量大。而由于交轴目标电流iq0和直轴目标电流iq0实际上是电机的目标电流is0解耦获得，若要使交轴目标电流iq0尽量大，则直轴目标电流iq0应尽可能的小。作为一种实施方式，设置id0＝0，由此产生的定子磁链Ψs与转子磁链Ψf的夹角β为90°(如图9)，这样通过控制交轴目标电流iq0而控制力矩，该力矩产生垂直于转子从而带动转子转动。定子磁链Ψs指定子电流生成磁通与定子绕组交链形成的磁链，转子磁链Ψf指转子永磁体生成磁通与定子绕组交链形成的磁链。
作为另一种实施方式的电机，Ld<Lq，参照图10，若要获得尽可能大的电磁转矩Te，则需要使id0<0，其中，直轴目标电流id0和交轴目标电流iq0可以根据以下公式获得：
其中，Ψf为转转子磁链，Lq、Ld分别为定子绕组的交轴和直轴的电感。is0即为第一转速环501根据电机58的目标转速n0和实际转速n生成的目标电流is0，所述定子电流空间矢量is0与定子磁链空间矢量Ψs同相，定子磁链Ψs与转子磁链Ψf的夹角β(参照图10)。
由于，电机的电磁转矩Te＝1.5Pn[Ψf*iq+(Ld-Lq)*id*iq]，公式中包含了两项，前者1.5PnΨf*iq为永磁转矩T1，如图11中曲线T1；后者1.5Pn(Ld-Lq)*id*iq为磁阻转矩T2，如图11中曲线T2；Te为曲线T1和曲线T2所合成。从图11中可以看出，合成的电磁转矩Te在对应的转矩角处于90°～135°范围内具有一个近似最大值Tmax或最大值Tmax。因此，作为可选地，电流分配单元502通过分配交轴目标电流iq0和直轴目标电流id0，使得定子磁链Ψs与转子磁链Ψf的夹角β处于90°～135°范围内，这样能够获得尽可能大电磁转矩Te，使得电机58的实际转矩能够尽快地达到目标转矩，从而提高电机58的转矩相应速度，从而使得电机58转速能够在较快时间内达到或基本达到目标转速n0。
总而言之，控制模块50能够依据电机转速、电机电流以及转子位置，通过控制加载在电机58上的三相电压Uu、Uv、Uw以控制加载至定子上的电流，以使定子绕组产生定子电流空间矢量is0，定子电流空间矢量is0与定子磁链空间矢量Ψs同相，所述的定子电流空间矢量is0即目标电流is0，如上述所述目标电流is0能够被电流分配单元502分配为直轴目标电流id0和交轴目标电流iq0，控制模块50能够通过分别控制交轴电流iq和直轴电流id，从而控制定子磁链Ψs与转子磁链Ψf的夹角β，以使电机58尽可能输出较大的电磁转矩Te，使得电机58的实际转矩能够尽快地达到目标转矩，从而提高电机58的转矩相应速度，从而使得电机58转速能够在较快时间内达到或基本达到目标转速n0。
电流分配单元502根据目标电流is0分配出的直轴目标电流id0和交轴目标电流iq0能够使得电机58的转子产生尽可能大的电磁转矩Te，使得电机58的实际转矩能够尽快地达到目标转矩，从而使得电机58的转速能够尽可能快的达到用户通过操作装置15设置的电机58的目标转速n0，从而提高电机58的转矩响应速度和转速响应速度。
电流变换单元507获取三相电流iu、iv、iw，并进行电流变换，将三相电流iu、iv、iw变换成两相电流，分别为直轴实际电流id和交轴实际电流iq。电流检测模块57将检测到的电机58的实际工作中的三相电流iu、iv、iw传输至控制模块50中的电流变换单元507。作为可选地，电流变换单元507包括Park变换、Clark变换。
第一电流环503与电流分配单元502和电流变换单元507连接，获取直轴目标电流id0和直轴实际电流id，并根据直轴目标电流id0和直轴实际电流id生成第一电压调节量Ud，第一电压调节量Ud能够使直轴实际电流id尽快地趋近于直轴目标电流id0。所述第一电流环503包括比较、调节单元(未示出)，所述调节单元可以是PI调节，所述第一电流环503包括将直轴目标电流id0和直轴实际电流id进行比较，以及根据比较结果进行PI调节以生成第一电压调节量Ud。
第二电流环504与电流分配单元502和电流变换单元507连接，获取交轴目标电流iq0和交轴实际电流iq，并根据交轴目标电流iq0和交轴实际电流iq生成第二电压调节量Uq，第二电压调节量Uq用于使交轴实际电流iq趋近于交轴目标电流iq0。所述第二电流环504包括比较、调节单元(未示出)，所述调节单元可以是PI调节，所述第二电流环504包括将交轴目标电流iq0和交轴实际电流iq进行比较，以及根据比较结果进行PI调节以生成第二电压调节量Uq。
上述第一电压调节量Ud和第二电压调节量Uq还需经过一些变换和计算后转换成用于控制驱动电路53的控制信号。第一电压调节量Ud和第二电压调节量Uq送入控制信号生成单元中进行变换和计算等。在本实施方式中，控制信号生成单元包括电压变换单元505和PWM信号生成单元506。
电压变换单元505与第一电流环503和第二电流环504连接，获取第一电压调节量Ud和第二电压调节量Uq，以及来转子位置检测模块56的电机58的转子的位置，并能将第一电压调节量Ud和第二电压调节量Uq变换成与加载至电机58的三相电压Uu、Uv、Uw有关的中间量Ua和Ub输出至PWM信号生成单元506，PWM信号生成单元506根据中间量Ua和Ub生成PWM信号用于控制驱动电路53的开关元件，从而能够使供电电源51输出三相电压Uu、Uv、Uw加载至电机58的绕组，Uu、Uv、Uw为三相对称正弦波电压或马鞍波电压，三相电压Uu、Uv、Uw互成120°相位差。作为可选地，电压变换单元505包括Park逆变换、Clark逆变换。
采用上述控制模块50，本实施方式采用如下控制方式：
电流变换单元507获取电流检测模块57的检测到的三相电流iu、iv、iw以及转子位置检测模块56的转子位置信息，并进行电流变换，将三相电流iu、iv、iw变换成两相电流，分别为直轴实际电流id和交轴实际电流iq。第一电流环503获取上述直轴目标电流id0和直轴实际电流id，并根据直轴目标电流id0和交轴实际电流id生成第一电压调节量Ud。第二电流环504获取上述交轴目标电流iq0和直轴实际电流iq，并根据交轴目标电流iq0和交轴实际电流iq生成第二电压调节量Uq。电压变换单元505获取第一电压调节量Ud和第二电压调节量Uq以及转子位置检测模块56的转子位置，并将第一电压调节量Ud和第二电压调节量Uq变换成与加载至电机58的三相电压Uu、Uv、Uw有关的中间量Ua和Ub输出至PWM信号生成单元506，PWM信号生成单元506根据中间量Ua和Ub生成PWM信号用于控制驱动电路53的开关元件，从而使供电电源51输出三相电压Uu、Uv、Uw加载至电机58的绕组。参照图15和图16，在本实施方式中，所述的三相电压Uu、Uv、Uw为三相对称正弦波电压(图15)或马鞍波电压(图16)，三相电压Uu、Uv、UwUu、Uv、Uw互成120°相位差。
在此过程中，控制模块50输出跟随转子位置变换而变化的控制信号，以动态调整控制加载至电机的电压和/或电流，以使得电机58在每个转子位置能够尽可能获得一个较大的电磁转矩，这样，电机58的转速能够尽可能快的达到用户通过操作装置15设置的电机58的目标转速n0，从而提高58的响应速度。相比于现有技术的骑乘式割草机10，本发明的骑乘式割草机10可使得第一马达143输出转矩的响应速度在100ms以内，在一些实施方式中，第一马达143输出转矩的响应速度在80ms以内。在一些实施方式中，所述预设时间小于第一马达143输出转矩的响应速度在50ms以内。在一些实施方式中，第一马达143输出扭矩的响应速度在20ms以内。
相应地，所述第一马达143的实际转速也能够在较快时间内达到或基本达到目标转速。作为可选地，所述第一马达143的实际转速在第二预设时间内达到或基本达到目标转速，所述第二预设时间小于800ms。在一些实施方式中，所述第二预设时间小于600ms。在一些实施方式中，所述第二预设时间小于300ms。
作为可选地，本发明采用上述总线59以及目标转速检测模块54，能够使得本发明的骑乘式割草机10的马达响应速度进一步提高，可使得第一马达143输出转矩的响应速度在10ms以内。
作为可选地，作为可选地，所述总线的通讯帧率的范围为100Hz～2000Hz。作为可选地，所述总线的通讯帧率的范围为200Hz～2000Hz。作为可选地，所述总线的通讯帧率的范围为300Hz～3000Hz。
在一些实施方式中，所述总线的通讯帧率的范围为100Hz～1000Hz。在一些实施方式中，所述总线的通讯帧率的范围为200Hz～800Hz。在一些实施方式中，所述总线的通讯帧率的范围为100Hz～500Hz。在一些实施方式中，所述总线的通讯帧率的范围为500Hz～1000Hz。在一些实施方式中，所述总线的通讯帧率的范围为500Hz～1500Hz。在一些实施方式中，所述总线的通讯帧率的范围为1000Hz～2000Hz。在一些实施方式中，所述总线的通讯帧率的范围为1000Hz～1500Hz。所述总线59的通讯帧率指的是总线在一秒时间内接收和/或发送数据包的次数。
所述目标转速检测模块54包括传感器，传感器数据刷新速率的范围为50微秒/次～10毫秒/次。在一些实施方式中，传感器的数据刷新速率的范围为50微秒/次～200微秒/次。在一些实施方式中，传感器的数据刷新速率的范围为100微秒/次～300微秒/次。在一些实施方式中，传感器的数据刷新速率的范围为200微秒/次～500微秒/次。在一些实施方式中，传感器的数据刷新速率的范围为100微秒/次～1毫秒/次。在一些实施方式中，传感器的数据刷新速率的范围为500微秒/次～1毫秒/次。在一些实施方式中，传感器的数据刷新速率的范围为1毫秒/次～10毫秒/次。
当然，在其他的一些实施方式中，可以不采用上述总线59，控制模块50与目标转速检测模块54通过普通连接线方式连接，而目标转速检测模块54则采用具有上述数据刷新速率的传感器，这样采用上述控制方式，能够使得所述第一马达的实际转矩在第一预设时间内达到或基本达到目标转矩，所述第一预设时间小于60ms。
在其他的另一些实施方式中，目标转速检测模块54采用普通数据刷新速率的传感器，而总线59则采用具有上述通讯帧率的总线，这样，采用上述控制方式，能够使得所述第一马达的实际转矩在第一预设时间内达到或基本达到目标转矩，所述第一预设时间小于60ms。
参照图12，作为另一种第一马达143的控制系统的更具体的实施方式，所述控制系统，包括：控制模块60、供电电源61、驱动电路63、目标转速检测模块64、实际转速检测模块65、转子位置检测模块66、电流检测模块67、电机68、总线69。本实施方式的上述各个组件与图10所示的前述实施方式的各个组件的功能和结构组成相同或类似，此处不再赘述，不同之处在于，本实施方式采用另一种更为具体的控制模块60，所述控制模块60包括：第二转速环601、电流分配单元602、目标磁链计算单元603、转矩环604、磁链环605、反馈线性化控制单元606、电压变换单元607、PWM信号生成单元608，电流变换单元609、转矩和磁链计算单元610。
第二转速环601与目标转速检测模块64以及实际转速检测模块65关联连接，第二转速环601获取来自目标转速检测模块64的检测到的用户设置通过操作装置15设置的电机68的目标转速n0以及来自实际转速检测模块65检测到的电机68的实际转速n。目标转速检测模块64与操作装置关联连接，在本实施方式中，目标转速检测模块64具体与操作杆151关联设置，用于检测操作杆151的所处位置或转动的角度。目标转速检测模块64可以采用如图2和图4所示的位置检测模组17。
第二转速环601用于根据电机68的目标转速n0和实际转速n生成目标转矩Te0，所述目标转矩Te0为电磁转矩Te0。具体地，第二转速环601能够根据电机68的目标转速n0和实际转速n通过比较和调节生成目标转矩Te0，目标转矩Te0用于使实际转速n尽快地趋近于目标转速n0。第二转速环601包括比较、调节单元(未示出)，所述调节单元可以是PI调节单元。
电流分配单元602根据输出的目标转矩Te0分配直轴目标电流id0和交轴目标电流iq0。参考图13，直轴目标电流id0和交轴目标电流iq0为具有方向和大小的矢量，并且直轴目标电流id0和交轴目标电流iq0的之间的电角度为90°，直轴目标电流id0和交轴目标电流iq0分别位于直轴和交轴上。作为可选地，直轴目标电流id0、交轴目标电流iq0可以根据以下公式获得：
其中，Ψf为转子磁链，Ψs为定子磁链，Lq、Ld分别为定子绕组的交轴和直轴的电感，Pn为磁极对数。
目标磁链计算单元603能够根据直轴目标电流id0和交轴目标电流iq0计算出目标定子磁链Ψs0。这样，控制模块73能够通过直接动态调整定子磁链Ψs和电磁转矩Te0，从而使得电机转速能够在预设时间范围内达到或基本达到目标转速。当然，目标定子磁链Ψs0还可以通过其他方式获得，并不限定与本实施方式的目标磁链计算单元603根据直轴目标电流id0和交轴目标电流iq0计算得出。
作为可选地，所述控制模块73控制定子磁链Ψs与转子磁链Ψf之间的夹角β为90°；作为可选地，所述控制模块73控制定子磁链Ψs与转子磁链Ψf之间的夹角β处于90°～135°之间(参考图13)，通过这样的方式，能够使电机68获得较大的电磁转矩Te，从而使得电机68的实际转速能够在预设时间范围内达到或基本达到目标转速。
下面需要将目标定子磁链Ψs0、目标转矩Te0与实际定子磁链Ψs、实际转矩Te进行比较、调节，生成控制信号来调整实际的定子磁链Ψs和实际转矩Te，以使得实际定子磁链Ψs和实际转矩Te能够尽快达到目标定子磁链Ψs0、目标转矩Te0。
具体地，电流变换单元609获取电流检测模块67的检测到的三相电流iu、iv、iw以及转子位置检测模块66的输出的转子的位置θ，将三相电流iu、iv、iw变换成两相实际电流，分别直轴实际电流id和交轴实际电流iq，直轴实际电流id和交轴实际电流iq是具有方向和大小的矢量，且直轴实际电流id和交轴实际电流iq的方向相互垂直。
转矩和磁链计算单元610获取来自电流变换单元609的直轴实际电流id和交轴实际电流iq，并且根据直轴实际电流id和交轴实际电流iq生成实际转矩Te和实际定子磁链Ψs。实际转矩Te输出至转矩环604，实际磁链Ψs输出至磁链环605。在其他实施方式中，实际转矩Te和实际定子磁链Ψs还可以通过直接检测获得。
转矩环604获取转矩和磁链计算单元610计算得出的实际转矩Te以及转速环610输出的目标转矩Te0，并根据实际转矩Te和目标转矩Te0生成第一调节量v1。所述的第一调节量v1用于补偿实际转矩Te，以使实际转矩Te趋近于目标转矩Te0。所述转矩环604包括比较、调节单元，作为可选地，所述调节单元包括PI调节，所述转矩环604将实际转矩Te和目标转矩Te0进行比较，并进行PI调节以获得第一调节量v1。
磁链环605获取转矩和磁链计算单元计算得出的实际定子磁链Ψs以及目标磁链计算单元603生成的目标定子磁链Ψs0，并根据实际定子磁链Ψs和目标定子磁链Ψs0生成第二调节量v2。所述的第二调节量v2用于补偿实际定子磁链Ψs，以使实际定子磁链Ψs趋近于目标定子磁链Ψs0。所述磁链环605包括比较、调节单元，作为可选地，所述调节单元包括PI调节，所述磁链环605将实际定子磁链Ψs和目标定子磁链Ψs0进行比较，并进行PI调节以获得第二调节量v2。
第一调节量v1和第二调节量v2需要进行一些变换和计算后转换成用于控制驱动电路63的控制信号。第一调节量v1和第二调节量v2输入至控制信号生成单元，在本实施方式中，作为可选地，所述控制信号生成单元包括反馈线性化控制单元606、电压变换单元607以及PWM信号生成单元608。
反馈线性化控制单元606依据转矩环604生成的第一调节量v1、磁链环605生成的第二调节量v2、以及转矩和磁链计算单元610生成的实际定子磁链Ψs的直轴分量Ψd和交轴分量Ψq，并根据v1、v2、Ψd、Ψq生成直轴和交轴坐标系下的电压控制量Uq和电压控制量Ud。
电压变换单元607获取电压控制量Uq和第二电压控制量Ud，并将电压控制量Uq和电压控制量Ud变换成α-β坐标系下的电压控制量Uα和电压控制量Uβ。
PWM信号生成单元608根据α-β坐标系下的电压控制量Uα和电压控制量Uβ生成用于控制驱动电路63的PWM控制信号,从而使供电电源61输出三相电压Uu、Uv、Uw加载至电机68的绕组。在本实施方式中，所述的Uu、Uv、Uw为三相对称正弦波电压或马鞍波电压，Uu、Uv、Uw互成120°相位差。作为可选地，加载至电机68的三相Uu、Uv、Uw使得定子磁链Ψs0与转子磁链Ψf之间的夹角为90°。作为可选地，加载至电机68的三相Uu、Uv、Uw使得定子磁链Ψs0与转子磁链Ψf之间的夹角在90°～135°范围内。
通过这样的方式，直接根据实际反馈的电磁转矩Te和定子磁链Ψs来进行转矩控制，以使电机获得较快的转矩响应速度。本实施方式将给定的目标转矩和实际转矩进行比较得到的误差、以及将给定的目标定子磁链和实际的定子磁链的进行比较得到的误差，去选择适当的电压矢量进行控制，由于是通过直接的给定转矩和实际转矩进行比较，本实施方式的控制效果是由实际转矩情况决定，因此，能够获得较迅速的转矩响应，从而使得本发明的骑乘式割草机10可使得第一马达143输出扭矩的响应速度在100ms以内。
作为可选地，本发明采用上述总线69以及目标转速检测模块64，能够使得本发明的骑乘式割草机10的马达响应速度进一步提高，可使得第一马达143输出扭矩的响应速度在10ms以内。所述总线69以及所述目标转速检测模块64与前述实施方式中的总线59以及所述目标转速检测模块54相同。
上述两种实施方式，分别利用不同的控制方法，能够使电机在获得较迅速的转矩响应，提升电机输出转矩响应速度，使得所述第一马达的实际转矩在第一预设时间内达到或基本达到目标转矩，所述第一预设时间小于100ms，从而使得所述第一马达的实际转速在第二预设时间内达到或基本达到目标转速，所述第二预设时间小于800ms。
在本实施方式中，控制模块(30、50、60)输出至驱动电路(33、53、63)的控制信号是跟随电机(38、58、68)的转子位置变化的而变化的控制信号，使得电机(38、58、68)的输入电压和/或电流随转子的位置的变化而变化，电机(38、58、68)的输入电压和/或电流呈正弦波或马鞍状波变化，从而使得电机在至少一个电周期或部分电周期内在三相定子绕组上均具有连续的、交变的电流状态，所述三相定子绕组上的电流状态能够合成矢量力矩，这些矢量力矩近似沿着圆周连续移动，电机的转子跟随近似沿圆周连续移动的矢量力矩同步旋转，相较于传统的方波控制方式下的仅有6个离散的、非连续的驱动状态，本发明能够提升电机驱动效率和电机响应速度。在本发明中，控制模块输出控制信号至驱动电路使第一马达的输入电流或输入电压跟随第一马达的转子的位置变化而变化，以使第一马达的实际转速在预设时间内达到或基本达到所述目标转速，预设时间小于100ms。
并且采用上述总线(59、69)以及目标转速检测模块(54、64)，能够使得本发明的骑乘式割草机10的马达响应速度进一步提高，可使得第一马达143输出扭矩的响应速度在10ms以内。
在上述实施方式中，操作杆151的位置对应于第一马达143的速度。当用户推动操作杆151，操作杆151对应的目标转速检测模块(54、64)输出一个检测信号给控制模块(30、50、60)，该检测信号对应于操作杆151当前所处的位置。控制模块30接收到该检测信号后，根据该检测信号通过查表或计算方式获得操作杆151对应的第一马达151的目标转速。另外，实际转速检测模块(55、65)反馈给控制模块(50、60)其检测到的关于第一马达143的实际转速的检测信号，控制模块(50、60)根据该检测信号获得第一马达143的实际转速，控制模块(50、60)将获得的第一马达143的实际转速与目标转速进行比较获得误差，并且根据该获得的误差，通过控制交轴和直轴电流矢量或是通过定子磁链和转矩控制，使得第一马达143能够在预设时间内达到或基本达到用户通过操作杆151设置的目标转速。此过程控制模块(50、60)不断将第一马达143目标转速与实际转速进行比较，通过采用上述两种控制器(50、60)及对应的控制过程，能够在较短时间内就能使第一马达143能够在预设时间内达到或基本达到用户通过操作杆151设置的目标转速。
作为一种实施方式，操作装置15的操作位置与所述第一马达的目标转速之间存在死区区间，在所述死区区间中，所述第一马达143的目标转速不变。参照图14，对于采用如图2至4所示的操作装置而言15，第一马达143的目标转速n0与操作杆151的操作位置(如角度位置P)成正比，在操作杆151的角度位置P的零角度位置附近设置有死区区间(如图14(a)图中零操作位置附近的虚线，在所述死区区间中，所述第一马达143的目标转速不变。
所述死区区间表示：在操作杆151从开始被推动到达到一定角度位置Pa内，第一马达143的目标转速不变，作为可选地，此时所述第一马达143的目标转速为零，这样可以防止因一些抖动引起第一马达143误动作而导致安全事故。在死区区间外，可以认为操作杆151在某一角度位置的位置代表第一马达143的某一目标转速n0。
另外，参照图14中的(c)图，为了防止用户在推动操作杆143意外超过允许的角度范围时，对第一马达143设置有最大输出扭矩TM。在操作杆151处于某一角度位置时Pa时，第一马达143的目标转速n0和最大输出扭矩TM即可确定。也即是说，操作杆151在设置目标转速时，也同样的设置了目标转矩，所述目标转矩能够用于使第一马达143尽快地达到目标转速。
如图14中的(b)，第一马达143的输出的转矩T与第一马达143的实际转速n成曲线变化，当第一马达143的实际转速n小于目标转速n0时，此时第一马达的输出转矩应该增加，使得第一马达143加速，但增加后的扭矩不应超过在此角度时规定第一马达143输出的最大扭矩值TM；同理，若第一马达143的实际转速n大于目标转速n0，此时输出转矩T应该减少使第一马达143减速；若第一马达143的实际转速n等于目标转速n0，此时第一马达143输出转矩Ta为零。
由于上述死区区间的设置，会降低第一马达143的响应速度，而采用本发明的方案，即使设置有上述死区区间，也能够使得第一马达143输出扭矩的响应速度在100ms以内。
当然，上述实施方式中的骑乘式割草机10的操作装置不限于上述实施方式中的左右分别设置的包括操作杆151的操作装置15，还可以采用其他的操作装置，例如图17所示的骑乘式割草机70的操作装置75，所述操作装置75包括方向盘751和速度杆752(油门)，同样也能够实现马达输出扭矩的响应速度在100ms以内，较佳在40ms以内。作为可选地，所述方向盘751为电子方向盘。
车辆行割草机70的其他组件包括：机架71、座椅72、动力输出组件73、行走组件74、操作装置75、电源装置76。上述机架71、座椅72、动力输出组件73、行走组件74、电源装置76与前述实施方式的骑乘式割草机10的结构组成和功能相同或类似，此处不再赘述。不同之处在于操作装置不同。车辆行割草机70的操作装置75采用方向盘751和速度杆752(油门)组合，通过方向盘751旋转的角度以及速度杆给定的速度来分配左马达和右马达的速度，以控制第一行走轮741的行走。与上述实施方式类似，通过速度杆752(油门)的位置来确定目标速度，将目标速度与实际速度进行比较，采用上述实施方式中的两种控制器和控制方法实现马达的实际速度快速达到通过速度杆151设置的目标速度，检从而提高马达的相应速度，以提升用户体验和骑乘式割草机的安全性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，但不并局限于具体的实施例，本行业的技术人员应该了解，上述实施例各组成部分可以由不同的组合以形成不同的实施态样，并且凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
