[发明专利]一种多对极磁电编码器动态多窗口区间预测角度细分方法

说明书

一种多对极磁电编码器动态多窗口区间预测角度细分方法，用于准确判断磁电编码器多对极角度对应的极数；本发明的方法包括：(1)解算单对极及多对极磁电编码器角度值；(2)依据多对极磁电编码器角度值建立动态多窗口；(3)依据动态多窗口解算编码器的多对极角度值对应的极数；(4)依据动态多窗口、单对极角度值、多对极角度值进行多对极磁电编码器角度值细分。

技术领域

本发明总体上涉及磁电编码器，具体地说，涉及一种用于多对极磁电编码器动态预测窗口角度细分方法。

背景技术

随着工业化的加速发展，对于角位移传感器的分辨率，精度等指标有着较高的要求。目前磁电编码器和光电编码器作为角位移传感器被广泛使用。光电编码器的精度高，但是体积较大，易碎。相对而言，磁电编码器可以在粉尘、油污的环境中工作，但是分辨率难以提高。为了提高磁电编码器的精度，学者做了大量的研究。常用的磁电编码器结构通常包括定子、转子和传感器，转子上固定有永久磁铁，形成磁路系统。永久磁铁随着转子旋转，在旋转过程中形成旋转的磁场信号，磁电编码器信号检测板相对于电机定子处于静止状态，通过信号检测板上的霍尔器件对变化的磁场信号进行采集，通过信号处理解算得到当前转子角度位置，为了提高磁电编码器角度值分辨率，采用单对极磁钢与多对极磁钢组合的方式提高角度值分辨率，多对级磁钢旋转一周产生多周期信号磁场，单对极磁钢旋转一周产生单周期磁场。通过单周期磁场确定当前角度值的绝对位置，多对极产生的角度值信号对单对极信号解算得到的角度值进行角度细分，从而提高角度值分辨率。

然而，磁电式角位移传感器角度值的解算是通过模拟信号采集，然后进行数字转化解算得到的，这种解算过程会引入模数转换噪声，以及硬件电路引入的电源噪声。在电机转子机械位置固定的情况下，解算出的磁电编码器角度值仍然会在一定范围内往复跳动。这种现象会造成磁电编码器过零点位置难以准确判断。对于采用单对极与多对极磁钢组合的磁电编码器而言，转子旋转一周，多对极角度值会多次过零点，过零点时角度值会在0和最大角度值(65536LSB)间往复跳动。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种多对极磁电编码器动态多窗口区间预测角度细分方法，通过动态多窗口角度区间预测方法实现了磁电编码器多对极角度极数的准确判断，实现了磁电编码器角度值的精确细分，为实现高分辨率磁电编码器提供了技术保证。

本发明解决其技术问题的方案是：

一种多对极磁电编码器动态多窗口区间预测角度细分方法，该方法包括以下步骤:

(1)解算单对极及多对极磁电编码器角度值；

(2)依据多对极磁电编码器角度值建立动态多窗口；

(3)依据动态多窗口解算编码器的多对极角度值对应的极数；

(4)依据动态多窗口、单对极角度值、多对极角度值进行多对极磁电编码器角度值细分。

本发明是这样构思的：

步骤一：解算单对极及多对极磁电编码器角度值

以16对极磁电编码器为例进行说明，其中16对极磁钢是32个N、S轴向充磁磁片形成的环形磁钢；为了解算单对极与多对极磁电编码器角度值，通过霍尔信号采集板上的单对极霍尔与多对极霍尔获得单对极d轴霍尔值d₁、单对极q轴霍尔值q₁、多对极d轴霍尔值d₂、多对极q轴霍尔值q₂，利用单对极d轴霍尔值d₁与单对极q轴霍尔值q₁计算单对极角度θ_单，利用多对极d轴霍尔值d₂与多对极q轴霍尔值q₂计算多对极角度θ_多，角度计算采用反正切计算方法，其数学模型如公式(1)所示:

步骤二：依据多对极磁电编码器角度值建立动态多窗口