[发明专利]一种基于双同步旋转坐标系的磁编码器

摘要

本发明公开了一种基于双同步旋转坐标系的磁编码器，包括磁电信号发生器、信号调理器、信号采集模块和信号处理单元；由正向帕克变换器、反向帕克变换器、正向解耦器、反向解耦器、低通滤波器和运动信息解算器组成的信号处理单元用于对由信号采集模块输入的数字电信号进行坐标变换、解耦运算、滤波处理和运动信息解算。采用双同步坐标变换的信号处理单元同时对磁电信号中的基波正序和负序两个序分量进行坐标变换，将其分解成正序和负序dq坐标系下的分量，通过解耦网络和滤波环节，实现运动信息的解算，使得由于器件差异和安装误差等导致的信号畸变成分可以通过解耦器和滤波器加以消除，从而大大提高了本发明磁编码器的解算精度和抗干扰能力。

主权项

1.一种基于双同步旋转坐标系的磁编码器，其特征在于，包括依次连接的磁电信号发生器(1)、信号调理器(2)、信号采集模块(3)和信号处理单元；所述信号处理单元包括：正向帕克变换器(4)、反向帕克变换器(5)、正向解耦器(6)、反向解耦器(7)、第一低通滤波器(801)、第二低通滤波器(802)、第三低通滤波器(803)、第四低通滤波器(804)和运动信息解算器(9)；所述磁电信号发生器(1)用于将磁性元件的运动情况转换成包含运动信息的模拟电信号；所述信号调理器(2)用于将所述模拟电信号进行调理和模拟滤波处理后输出与所述信号采集模块(3)相匹配的信号；所述信号采集模块(3)用于对所述信号调理器(2)的输出进行模数转换并输出数字电信号；所述正向帕克变换器(4)的输入端连接至所述信号采集模块(3)的输出端，用于将所述数字电信号以恒幅值变换到以正向基波同步角速度ω旋转的dq⁺坐标系下，提取所述数字电信号中的基波正序分量幅值，同时分离出所述数字电信号中的基波负序分量两倍频波动分量；所述反向帕克变换器(5)的输入端连接至所述信号采集模块(3)的输出端，用于将所述数字电信号以恒幅值变换到以逆向基波同步角速度-ω旋转的dq^-坐标系下，提取所述数字电信号中的基波负序分量幅值，同时分离出所述数字电信号中的基波正序分量两倍频波动分量；所述正向解耦器(6)的输入端与所述正向帕克变换器(4)的输出端连接；用于通过数字电信号基波负序分量的幅值反馈量以消除dq⁺坐标系下数字电信号中由基波负序分量引起的交流成分；所述反向解耦器(7)的输入端与所述反向帕克变换器(5)的输出端连接；用于通过数字电信号基波正序分量的幅值反馈量以消除dq^-坐标系下数字电信号中由基波正序分量引起的交流成分；所述第一低通滤波器(801)的输入端连接至所述正向解耦器(6)的第一输出端，所述第一低通滤波器(801)的输出端连接至所述反向解耦器(7)的第一反馈端；用于滤除正向解耦器输出的dq⁺坐标系下基波正序分量的两倍频波动分量，得到dq⁺坐标系下基波正序分量幅值。所述第二低通滤波器(802)的输入端连接至所述正向解耦器(6)的第二输出端，所述第二低通滤波器(802)的输出端连接至所述反向解耦器(7)的第二反馈端，所述第二低通滤波器(802)的输出端还作为数字电信号中基波正序分量幅值输出端；用于滤除正向解耦器输出的dq⁺坐标系下基波负序分量的两倍频波动分量，得到dq⁺坐标系下基波负序分量幅值；所述第三低通滤波器(803)的输入端连接至所述反向解耦器(7)的第一输出端，所述第三低通滤波器(803)的输出端连接至所述正向解耦器(6)的第一反馈端，所述第三低通滤波器(803)的输出端还作为数字电信号中基波负序分量幅值输出端；用于滤除负向解耦器输出的dq^-坐标系下基波正序分量的两倍频波动分量，得到dq^-坐标系下基波正序分量幅值；所述第四低通滤波器(804)的输入端连接至所述反向解耦器(7)的第二输出端，所述第四低通滤波器(804)的输出端连接至所述正向解耦器(6)的第二反馈端，所述第四低通滤波器(804)的输出端还作为数字电信号中基波负序分量幅值输出端；用于滤除负向解耦器输出的dq^-坐标系下基波正序分量的两倍频波动分量，得到dq^-坐标系下基波正序分量幅值；所述运动信息解算器(9)的输入端连接至所述正向解耦器(6)的第二输出端，用于对包含运动信息的数字电信号进行锁相，并对磁电信号发生器中磁性元件的运动距离和运动速度进行解算后输出磁元件运动的角速度和角度值