[发明专利]一种绝对式光电编码器失效模式下的寻零控制系统及方法

权利要求书

1.一种绝对式光电编码器失效模式下的寻零控制系统，其特征在于：包括寻零控制流程模块(1)、虚拟位置预测模块(2)、零位检测模块(3)、光电编码器测角模块(4)、第一差分模块(5)、力矩电流校正模块(6)、坐标变换模块(7)、电流采样模块(8)、第二差分模块(9)、励磁电流校正模块(10)、旋转坐标反变换模块(11)、SVPWM调制模块(12)、全桥逆变驱动模块(13)、永磁同步电机(14)和轴系负载(15)；

寻零控制流程模块(1)，根据寻零启动指令以及码盘零位标志字，实现对光电编码器失效下的寻零控制策略，得到寻零过程中电机的寻零转速和转动方向，并将寻零转速和转动方向发送至虚拟位置预测模块(2)；所述寻零控制策略的实现步骤如下：

步骤一：根据零位检测模块(3)输出的码盘零位标志字F_zero判断光电编码器是否在零位，若在零位则停止寻零驱动，则进入步骤四；若未在零位则进入步骤二；

步骤二：计算根据外部设定的寻零速度计算机构转动一圈的预测时间T_pre，对机构驱动时间计时，获得计时时间t_cur；若计时时间t_cur小于预测时间T_pre，则设定机构的转动方向为正向并将寻零速度和转动方向发送至虚拟位置预测模块(2)，否则进入步骤三；

步骤三：判断计时时间t_cur是否小于2*T_pre，若是，则设定机构的转动方向为反向，并将寻零速度和转动方向发送至虚拟位置预测模块(2)，然后返回步骤一，否则进入步骤四；

步骤四：停止机构转动，并将寻零速度设为0；

步骤五：重新标定光电编码器输出的角度；

虚拟位置预测模块(2)，根据寻零速度和转动方向，计算得到下一周期的虚拟预测角位置，并发送至坐标变换模块(7)和旋转坐标反变换模块(11)；所述虚拟预测角位置为其中，虚拟预测角位置，θ_j为初始角位置，p_n为电机极对数，为寻零转速，t为驱动系统的控制周期；

零位检测模块(3)，用于检测光电编码器是否检测到零位信号，输出对应的码盘零位标志字；

光电编码器测角模块(4)，用于测量机构电机输出轴的角位置和状态信息，并将角位置和状态信息输出至零位检测模块(3)；

第一差分模块(5)，用于对设定的力矩电流指令和两相静止坐标系下的力矩电流分量做差值计算，得到力矩电流误差；

力矩电流校正模块(6)，用于根据第一差分模块输出的力矩电流误差，进行电流闭环控制，输出机构电机q轴参考电压，并发送至旋转坐标反变换模块(11)；

坐标变换模块(7)，用于根据下一周期的虚拟预测角位置对电流采样模块(8)的两相电流进行矢量计算，分别输出两相静止坐标系下的力矩电流分量和励磁电流分量至第一差分模块(5)和第二差分模块(9)；

电流采样模块(8)，用于检测机构电机的两相电流，并发送至坐标变换模块(7)；

第二差分模块(9)，用于对设定的励磁电流指令和两相静止坐标系下的励磁电流分量做差值计算，得到励磁电流误差；

励磁电流校正模块(10)，用于根据第二差分模块输出的励磁电流误差，进行电流闭环控制，输出机构电机d轴参考电压，并发送至旋转坐标反变换模块(11)；

旋转坐标反变换模块(11)，用于将机构电机d轴参考电压和机构电机q轴参考电压进行旋转坐标反变换，生成机构电机α轴参考电压和机构电机β轴参考电压，并发送至SVPWM调制模块(12)；

SVPWM调制模块(12)，用于将机构电机α轴参考电压和机构电机β轴参考电压进行脉宽调制，生成全桥逆变所需要的脉冲，并发送至全桥逆变驱动模块(13)；

全桥逆变驱动模块(13)，用于将外部直流输入电压根据SVPWM调制模块(12)输出的脉冲转换成永磁同步电机(14)所需要的三相电压；

永磁同步电机(14)，用于将全桥逆变驱动模块(13)的输入电压转换为输出驱动力矩；

轴系负载(15)，作为永磁同步电机(14)的被控对象，根据永磁同步电机(14)的输出驱动力矩进行相应的转动。