專利名稱：一種電機(jī)伺服系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子絕對(duì)位置的測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機(jī)伺服系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子絕對(duì)位置的測量方法，特別是利用與多極旋轉(zhuǎn)變壓器工作原理相類似的位置傳感器獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子絕對(duì)位置的方法，適用于伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)電一體化產(chǎn)品、伺服儀表、伺服轉(zhuǎn)臺(tái)、電動(dòng)汽車等應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電機(jī)伺服系統(tǒng)中經(jīng)常要用到位置傳感器，旋轉(zhuǎn)變壓器或感應(yīng)同步器是其中常用的位置傳感器。在絕對(duì)位置伺服系統(tǒng)中，一般通過雙通道測角系統(tǒng)獲得絕對(duì)位置信息，如旋轉(zhuǎn)變壓器粗精耦合方式；對(duì)于有限轉(zhuǎn)角的絕對(duì)位置伺服系統(tǒng)，也有使用多極磁阻旋轉(zhuǎn)變壓器或多極旋轉(zhuǎn)變壓器作為絕對(duì)位置傳感器的情況，如2006年全國第12屆空間及運(yùn)動(dòng)體控制 技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文《高精度擺動(dòng)掃描電機(jī)與控制系統(tǒng)研究》中提及的雙速旋轉(zhuǎn)變壓器中的32對(duì)極精機(jī)。旋轉(zhuǎn)變壓器粗精耦合方式一般有以下幾種形式一對(duì)極旋轉(zhuǎn)變壓器和多極旋轉(zhuǎn)變壓器耦合、一對(duì)極旋轉(zhuǎn)變壓器和多極感應(yīng)同步器耦合、一對(duì)極感應(yīng)同步器和多極感應(yīng)同步器耦合、一對(duì)極旋轉(zhuǎn)變壓器和多極磁阻旋轉(zhuǎn)變壓器耦合、一對(duì)極磁阻旋轉(zhuǎn)變壓器和多極磁阻旋轉(zhuǎn)變壓器耦合?！稇T性器件》上冊第289-295頁對(duì)雙通道測角系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，提到全角測量有3種方案，其中的第二種方案是精通道設(shè)有測角傳感器，粗通道未設(shè)測角傳感器，粗通道的讀數(shù)是依靠精通道的信息借助可逆計(jì)數(shù)器來形成。當(dāng)精通道測角傳感器完成一個(gè)編碼周期進(jìn)入下一個(gè)編碼周期，即寄存器的數(shù)碼由最大值轉(zhuǎn)入最小值(過零)開始重新計(jì)數(shù)時(shí)，可逆計(jì)數(shù)器加I ;當(dāng)精通道測角傳感器沒有完成一個(gè)編碼周期退回到前一個(gè)編碼周期，即寄存器沒有填滿便退回最小值(過零)轉(zhuǎn)為寄存最大碼值時(shí)，可逆計(jì)數(shù)器減1，將寄存器和可逆計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)耦合便得到第二方案的全角編碼。第二種方案由于無粗通道測角傳感器，其粗通道的讀數(shù)是累積精通道測角傳感器角度信息的增量，它不需要粗精計(jì)數(shù)耦合糾錯(cuò)，但是，也正因此它給不出絕對(duì)零點(diǎn)位置，當(dāng)需要從某一絕對(duì)零點(diǎn)位置開始測量時(shí)，需要增加一個(gè)零位指示裝置，從零位開始測量時(shí)，零位指示裝置發(fā)出一個(gè)脈沖，將粗通道計(jì)數(shù)清零，并開始計(jì)數(shù)。第二種方案的另一個(gè)缺點(diǎn)是它沒有恢復(fù)能力，一旦斷電，需要一切從頭開始。常亞輝在其碩士論文《基于陀螺加速度計(jì)一體化的無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)》中利用64對(duì)極磁阻旋轉(zhuǎn)變壓器作為6對(duì)極無刷直流力矩電機(jī)的磁極位置傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制，文中利用電機(jī)轉(zhuǎn)子的預(yù)定位實(shí)現(xiàn)電機(jī)磁極初始位置的確定，然后利用旋變輸出的相對(duì)位置和節(jié)距數(shù)綜合得到轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)無刷直流力矩電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制。2008年第2期(總第24期)的《導(dǎo)航與控制》發(fā)表的《多極磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字測角系統(tǒng)設(shè)計(jì)》一文利用FPGA實(shí)現(xiàn)了 64對(duì)極磁阻旋變的勵(lì)磁和測角電路。可以看出常亞輝在其碩士論文中利用電機(jī)轉(zhuǎn)子的預(yù)定位產(chǎn)生初始零位信號(hào)，完成《慣性器件》上冊P294頁提及的零位指示裝置的功能，不足點(diǎn)是其只能用于電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極的定位，實(shí)現(xiàn)磁極傳感器的作用，無法應(yīng)用于電機(jī)轉(zhuǎn)子相對(duì)系統(tǒng)零位的絕對(duì)位置確定，無法起到電機(jī)伺服系統(tǒng)中絕對(duì)位置傳感器的作用。換言之，在該論文中，預(yù)定位的目的只是為了實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極與電機(jī)定子繞組通電形成的恒定磁場方向?qū)R，以便產(chǎn)生初始零位，但該初始零位不是唯一的，其數(shù)量與電機(jī)轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)相同，且在初始零位多極磁阻旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的相對(duì)位置角不是唯一的。因此，該論文是用電機(jī)預(yù)定位方法實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極作為初始零位的功能，仍然具有《慣性器件》上冊P294頁提及的第二種方案的缺點(diǎn)無法給出絕對(duì)零點(diǎn)位置，沒有恢復(fù)能力，一旦斷電，需要一切從頭開始。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電機(jī)伺服系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子絕對(duì)位置的測量方法，本發(fā)明僅利用位置傳感器輸出的相對(duì)位置角和節(jié)距數(shù)間接獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置信息，減小了伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)，并且測量精度高。本發(fā)明的技術(shù)解決方案為一種電機(jī)伺服系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子絕對(duì)位置的測量方法，步驟如下
(I)將能夠測量相對(duì)位置角與節(jié)距數(shù)的位置傳感器與電機(jī)同軸剛性連接或?qū)㈦姍C(jī)與能夠測量相對(duì)位置角與節(jié)距數(shù)的位置傳感器組合成一體化伺服電機(jī)，使能夠測量相對(duì)位置角與節(jié)距數(shù)的位置傳感器與電機(jī)的轉(zhuǎn)子相對(duì)各自定子轉(zhuǎn)過的機(jī)械角度相同；(2)利用定位方法將所述位置傳感器轉(zhuǎn)子依次定位到M個(gè)確定位置，在每一個(gè)確定位置測量得到所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置角、相對(duì)位置角和節(jié)距數(shù)，建立所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角與節(jié)距數(shù)之間一一對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系，其中M > 2 ;(3)利用與步驟(2)相同的定位方法，將所述位置傳感器轉(zhuǎn)子定位到步驟(2)M個(gè)確定位置中的任意一個(gè)位置，測量得到所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角，利用步驟(2)建立的所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角與節(jié)距數(shù)之間一一對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系，得到在該確定位置與所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角相對(duì)應(yīng)的初始節(jié)距數(shù)；(4)在步驟(3)的基礎(chǔ)上，當(dāng)所述位置傳感器轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，利用所述位置傳感器測量得到所述位置傳感器轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置的相對(duì)位置角；利用所述位置傳感器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的節(jié)距信號(hào)對(duì)步驟(3)得到的初始節(jié)距數(shù)進(jìn)行可逆計(jì)數(shù)得到所述位置傳感器轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置的節(jié)距數(shù)；(5)在步驟(4)的基礎(chǔ)上，利用所述位置傳感器轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置的節(jié)距數(shù)和所述位置傳感器轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置的相對(duì)位置角，計(jì)算得到所述位置傳感器轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置的絕對(duì)位置角，從而得到電機(jī)伺服系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置。所述定位方法采用電機(jī)通電預(yù)定位、伺服系統(tǒng)機(jī)構(gòu)定位或者電機(jī)定位力矩自定位。當(dāng)定位方法采用電機(jī)通電預(yù)定位時(shí)，M的數(shù)值由電機(jī)轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)或齒數(shù)與電機(jī)定子繞組通電拍數(shù)的最小公倍數(shù)決定；當(dāng)定位方法采用伺服系統(tǒng)機(jī)構(gòu)定位時(shí)，則M的數(shù)值由端齒盤的齒數(shù)決定；當(dāng)定位方法采用電機(jī)定位力矩自定位時(shí)，M的數(shù)值由電機(jī)轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)或齒數(shù)決定。所述位置傳感器采用多極對(duì)稱結(jié)構(gòu)形式，極對(duì)數(shù)N > 2，當(dāng)位置傳感器的轉(zhuǎn)子相對(duì)定子轉(zhuǎn)動(dòng)不超出一個(gè)極距時(shí)，位置傳感器輸出一個(gè)節(jié)距內(nèi)的相對(duì)位置角；當(dāng)位置傳感器的轉(zhuǎn)子相對(duì)定子轉(zhuǎn)動(dòng)超出一個(gè)極距時(shí)，位置傳感器輸出下一個(gè)節(jié)距內(nèi)的相對(duì)位置角和一個(gè)節(jié)
距信號(hào)。
所述步驟(2)中建立所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角與節(jié)距數(shù)之間一一對(duì)應(yīng)映射關(guān)系的方法為利用定位方法測量得到全部M個(gè)確定位置所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角α ω、絕對(duì)位置角Θ⑴與節(jié)距數(shù)？(1)，確定位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角α ω與節(jié)距數(shù)Ρω之間一一對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系θ ω = (α ω-α0)±ρωχ Y , i e [Ι,Μ]；其中Υ為已知位置傳感器的節(jié)距角；為伺服系統(tǒng)零位的相對(duì)位置角，是伺服系統(tǒng)零位到位置傳感器零位的機(jī)械角度，對(duì)于給定的伺服系統(tǒng)該角度是可測量得到的，當(dāng)伺服系統(tǒng)零位與位置傳感器零位重合時(shí)，α 0 = O;土為方向符號(hào)，當(dāng)順時(shí)針定義為正方向時(shí)，轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取“ + ”號(hào)，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取號(hào)；當(dāng)逆時(shí)針定義為正方向時(shí)，轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取“ + ”號(hào)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取號(hào)。所述步驟(3)中利用步驟(2)建立的所述位置傳感器轉(zhuǎn)子相對(duì)位置角與節(jié)距數(shù)之間一一對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系，得到在該確定位置與所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角相對(duì)應(yīng)的初始節(jié)距數(shù)的實(shí)現(xiàn)方法為電機(jī)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定在M個(gè)確定位置中的一個(gè)位置，根據(jù)所述位置傳感器輸出的轉(zhuǎn)子相對(duì)位置角α，依據(jù)所述步驟(2)建立的相對(duì)位置角與節(jié)距數(shù)之間一一映射關(guān)系，得到該確定位置與所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角相對(duì)應(yīng)的初始節(jié)距數(shù)Ptl : Θ ^=(α - α ο) 土P0X Y ;其中Θ ^為該確定位置與所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角相對(duì)應(yīng)的初始絕對(duì)位置角，是電機(jī)轉(zhuǎn)子相對(duì)伺服系統(tǒng)零位的角度；
α為該確定位置的相對(duì)位置角，是位置傳感器轉(zhuǎn)子相對(duì)傳感器零位的角度；P0為該確定位置與所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角所對(duì)應(yīng)的初始節(jié)距數(shù)；Y為已知位置傳感器的節(jié)距角；土為方向符號(hào)，當(dāng)順時(shí)針定義為正方向時(shí)，轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取“ + ”號(hào)，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取號(hào)；當(dāng)逆時(shí)針定義為正方向時(shí)，轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取“ + ”號(hào)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取號(hào)。所述步驟(5)得到電機(jī)伺服系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置的實(shí)現(xiàn)方法為電機(jī)伺服系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置角的計(jì)算公式為Θ = (a-aQ)±PXY，其中α為位置傳感器在當(dāng)前位置輸出的相對(duì)位置角；P為位置傳感器轉(zhuǎn)子在當(dāng)前位置的節(jié)距數(shù)；Y為已知位置傳感器的節(jié)距角；土為方向符號(hào)，當(dāng)順時(shí)針定義為正方向時(shí)，轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取“ + ”號(hào)，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取號(hào)；當(dāng)逆時(shí)針定義為正方向時(shí)，轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取“ + ”號(hào)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取號(hào)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于(I)本發(fā)明將電機(jī)與位置傳感器組合成一體，利用預(yù)定位提供的位置信息和傳感器提供的相對(duì)位置信息和節(jié)距信息，通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ匦陆M合上述位置信息，獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置信息。本發(fā)明不需要零位指示器，斷電后，通過電機(jī)轉(zhuǎn)子的預(yù)定位獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子相對(duì)系統(tǒng)零位的絕對(duì)位置，可以給出絕對(duì)零點(diǎn)位置，與粗精耦合雙速旋變系統(tǒng)相比，簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，減小了體積，減少了粗機(jī)的信號(hào)處理電路和粗精耦合運(yùn)算，有相同的定位精度，有較強(qiáng)的恢復(fù)能力，與粗精耦合雙速旋變系統(tǒng)相比，提高了性價(jià)比，降低了復(fù)雜程度。(2)在電機(jī)伺服系統(tǒng)生產(chǎn)領(lǐng)域，可以縮減(或統(tǒng)一)傳感器的種類，簡化傳感器的裝配調(diào)整零位工作，實(shí)現(xiàn)裝配后期的軟件配置，技術(shù)通用性強(qiáng)，有利于實(shí)現(xiàn)位置傳感器更大規(guī)模的生產(chǎn)以降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，適合于電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)控制單元一體化領(lǐng)域，如小型精密轉(zhuǎn)臺(tái)等；尤其適合于電動(dòng)汽車領(lǐng)域，有利于實(shí)現(xiàn)磁極位置傳感器和里程表的二合一功能。


圖I為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)原理圖；圖2為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)流程圖；圖3為第一種轉(zhuǎn)子絕對(duì)位置獲取方法示意圖；圖4為第二種轉(zhuǎn)子絕對(duì)位置獲取方法示意圖；圖5為第三種轉(zhuǎn)子絕對(duì)位置獲取方法示意圖；圖6為第四種轉(zhuǎn)子絕對(duì)位置獲取方法示意圖；圖7為第五種轉(zhuǎn)子絕對(duì)位置獲取方法示意圖；圖8為第六種轉(zhuǎn)子絕對(duì)位置獲取方法示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。首先對(duì)涉及的技術(shù)名詞作簡要介紹。伺服系統(tǒng)零位，簡稱系統(tǒng)零位，指在該電機(jī)伺服系統(tǒng)中，被人為定義為電機(jī)轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置角等于零的位置。對(duì)于多極傳感器，在一個(gè)極距內(nèi)傳感器輸出的位置角稱作相對(duì)位置角；傳感器輸出的相對(duì)位置角為零的位置稱為傳感器零位；傳感器的一個(gè)極距對(duì)應(yīng)的機(jī)械角度叫做節(jié)距角；傳感器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度中跨過的極距數(shù)稱為節(jié)距數(shù)；傳感器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)超出一個(gè)極距的范圍時(shí)，其信號(hào)處理電路就會(huì)輸出一個(gè)節(jié)距(脈沖)信號(hào)，用于表示傳感器轉(zhuǎn)子剛跨過一個(gè)節(jié)距，對(duì)該節(jié)距信號(hào)進(jìn)行可逆計(jì)數(shù)可以得到當(dāng)前位置的節(jié)距數(shù)；系統(tǒng)零位到傳感器轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置所轉(zhuǎn)過的角度稱為絕對(duì)位置角；每次使用過程中傳感器轉(zhuǎn)子被定位到在預(yù)定位置后得到的節(jié)距數(shù)稱為初始節(jié)距數(shù)，得到的絕對(duì)位置角稱為初始絕對(duì)位置角。如圖I所示，是一個(gè)12對(duì)極的位置傳感器和5對(duì)極的電機(jī)組成電機(jī)伺服系統(tǒng)后轉(zhuǎn)子絕對(duì)位置角的確定方法原理示意圖。圖中標(biāo)示O的位置為該伺服系統(tǒng)的系統(tǒng)零位，標(biāo)示 1,2, ...，12等字符的位置為傳感器零位，標(biāo)示I、II、III、IV、V字符的位置為預(yù)定位的確定位置，為系統(tǒng)零位到傳感器零位的相對(duì)位置角，α⑴為預(yù)定位置相對(duì)傳感器零位的相對(duì)位置角，θ ω為預(yù)定位置相對(duì)系統(tǒng)零位的絕對(duì)位置角，Θ為電機(jī)轉(zhuǎn)子任意位置相對(duì)系統(tǒng)零位的絕對(duì)位置角，Y為傳感器的節(jié)距角，傳感器轉(zhuǎn)子每跨越傳感器零位就輸出一個(gè)節(jié)距(脈沖)信號(hào)。本發(fā)明的工作原理是利用某種定位方法，依次將電機(jī)轉(zhuǎn)子預(yù)定位到全部M個(gè)確定位置，將位置傳感器輸出的相對(duì)位置角與該預(yù)定位置相對(duì)伺服系統(tǒng)零位的節(jié)距數(shù)之間建
立起--映射關(guān)系，然后通過與前述相同的定位技術(shù)，將電機(jī)轉(zhuǎn)子定位到上述M個(gè)確定位
置中的某一個(gè)位置，利用傳感器輸出的相對(duì)位置角，通過已經(jīng)建立起來的相對(duì)位置角與節(jié)距數(shù)之間的一一映射關(guān)系，得到該確定位置相對(duì)系統(tǒng)零位的初始節(jié)距數(shù)，然后利用位置傳感器經(jīng)信號(hào)處理輸出的節(jié)距信號(hào)對(duì)初始節(jié)距數(shù)進(jìn)行可逆計(jì)數(shù)，得到轉(zhuǎn)子任意位置相對(duì)系統(tǒng)零位的節(jié)距數(shù)，結(jié)合傳感器實(shí)時(shí)輸出的相對(duì)位置角，綜合得到轉(zhuǎn)子在任意位置相對(duì)系統(tǒng)零位的絕對(duì)位置角。電機(jī)的相數(shù)為m，則電機(jī)轉(zhuǎn)子預(yù)定位時(shí)的定子通電狀態(tài)可能性為η (η與m相關(guān)，n ^m)種，電機(jī)轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)為ρ，共可得到Μ(Μ為η與P的最小公倍數(shù))種轉(zhuǎn)子預(yù)定位置，假定傳感器轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)為N，則在傳感器轉(zhuǎn)子的一個(gè)極距角內(nèi)分布有M個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角，建立電機(jī)定子通電狀態(tài)、電機(jī)轉(zhuǎn)子預(yù)定位置的絕對(duì)位置角、傳感器輸出的相對(duì)位置角、電機(jī)轉(zhuǎn)子相對(duì)系統(tǒng)零位的節(jié)距數(shù)之間的映射關(guān)系。使用時(shí)由傳感器輸出的相對(duì)位置角確定最接近的定子通電狀態(tài)，使轉(zhuǎn)子達(dá)到預(yù)定位置，獲得傳感器輸出的相對(duì)位置角，利用前述建立的映射關(guān)系查找表格或計(jì)算得到預(yù)定位置相對(duì)系統(tǒng)零位的初始節(jié)距數(shù)，經(jīng)計(jì)算得到預(yù)定位置的初始絕對(duì)位置角，后續(xù)任意位置的絕對(duì)位置角由該位置傳感器輸出的相對(duì)位置角與節(jié)距數(shù)綜合計(jì)算獲得，該任意位置的節(jié)距數(shù)經(jīng)由傳感器經(jīng)信號(hào)處理輸出的節(jié)距信號(hào)對(duì)初始節(jié)距數(shù)進(jìn)行可逆計(jì)數(shù)獲得。利用盡可能多的轉(zhuǎn)子預(yù)定位狀態(tài)，可以縮短轉(zhuǎn)子預(yù)定位過程中的角位移消耗的時(shí)間，更接近粗精耦合雙速旋轉(zhuǎn)變壓器的原位瞬時(shí)獲得轉(zhuǎn)子絕對(duì) 位置的情況，使新方法的實(shí)用性進(jìn)一步得到加強(qiáng)。轉(zhuǎn)子預(yù)定位置可能的最大值M與位置傳感器極對(duì)數(shù)N互為質(zhì)數(shù)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的映射關(guān)系；否則需要由結(jié)構(gòu)的不完全對(duì)稱性或其他方法消除一對(duì)多的映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的映射關(guān)系。實(shí)際使用中常利用一種定子通電狀態(tài)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的預(yù)定位更簡捷，其實(shí)定子通電狀態(tài)可以在l-η種之間根據(jù)實(shí)際需要任意選擇。如圖2所示，本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下(I)將能夠測量相對(duì)位置角與節(jié)距數(shù)的位置傳感器與電機(jī)同軸剛性連接或?qū)㈦姍C(jī)與能夠測量相對(duì)位置角與節(jié)距數(shù)的位置傳感器組合成一體化伺服電機(jī)，使能夠測量相對(duì)位置角與節(jié)距數(shù)的位置傳感器與電機(jī)的轉(zhuǎn)子相對(duì)各自定子轉(zhuǎn)過的機(jī)械角度相同；所述位置傳感器采用多極對(duì)稱結(jié)構(gòu)形式，極對(duì)數(shù)N > 2，當(dāng)位置傳感器的轉(zhuǎn)子相對(duì)定子轉(zhuǎn)動(dòng)不超出一個(gè)齒距時(shí)，位置傳感器輸出一個(gè)節(jié)距內(nèi)的相對(duì)位置角；當(dāng)位置傳感器的轉(zhuǎn)子相對(duì)定子轉(zhuǎn)動(dòng)超出一個(gè)齒距時(shí)，位置傳感器輸出下一個(gè)節(jié)距內(nèi)的相對(duì)位置角和一個(gè)節(jié)距信號(hào)。(2)利用定位方法將所述位置傳感器轉(zhuǎn)子依次定位到M個(gè)確定位置，在每一個(gè)確定位置測量得到所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置角、相對(duì)位置角和節(jié)距數(shù)，建立所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角和節(jié)距數(shù)之間一一對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系，其中M ^ 2 ;其中定位方式采用電機(jī)通電預(yù)定位、伺服系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)定位(如端齒盤等)或電機(jī)定位力矩自定位；所述M的數(shù)值由所采用的定位方法確定，例如定位方法采用電機(jī)定子繞組通電預(yù)定位方式，則M的數(shù)值由電機(jī)轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)(或齒數(shù))與電機(jī)定子繞組通電狀態(tài)數(shù)(通電拍數(shù))的最小公倍數(shù)決定，一般不大于4096 ;定位方法采用端齒盤定位方式，則M的數(shù)值由端齒盤的齒數(shù)決定，一般不大于2048 ;定位方法采用電機(jī)定位力矩自定位方式，則M的數(shù)值由電機(jī)轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)(或齒數(shù))決定，一般不大于1024;采用其他的定位方式，則M的數(shù)值由電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定位置的數(shù)目決定。建立所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角與節(jié)距數(shù)之間一一對(duì)應(yīng)映射關(guān)系的方法為利用定位方法測量得到全部M個(gè)確定位置所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角α⑴、絕對(duì)位置角θ (i)與節(jié)距數(shù)？(1)，確定位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角αω與節(jié)距數(shù)？(1)之間一一對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系θ ω = (α ω-α0)±ΡωΧ Y , i e [Ι,Μ]；其中Υ為位置傳感器的節(jié)距角；a ^為伺服系統(tǒng)零位的相對(duì)位置角，是伺服系統(tǒng)零位到位置傳感器零位的機(jī)械角度，對(duì)于給定的伺服系統(tǒng)該角度是可測量得到的，當(dāng)伺服系統(tǒng)零位與位置傳感器零位重合時(shí)，= O ;其中Θ⑴為絕對(duì)位置角，是電機(jī)轉(zhuǎn)子相對(duì)伺服系統(tǒng)零位的角度，M個(gè)確定位置的絕對(duì)位置角θ ω通過測量得到；α⑴為相對(duì)位置角，是位置傳感器相對(duì)傳感器零位的角度；γ為節(jié)距角，是位置傳感器每對(duì)極對(duì)應(yīng)的機(jī)械角度； P(i) (P⑴^ O)為節(jié)距數(shù)，是位置傳感器轉(zhuǎn)子從伺服系統(tǒng)零位到當(dāng)前位置所經(jīng)過節(jié)距的數(shù)目，規(guī)定伺服系統(tǒng)零位所在節(jié)距角的節(jié)距數(shù)為零；土為方向符號(hào)，當(dāng)順時(shí)針定義為正方向時(shí)，轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取“ + ”號(hào)，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取號(hào)；當(dāng)逆時(shí)針定義為正方向時(shí)，轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取“ + ”號(hào)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取號(hào)。

在Θ⑴、α ρ Υ已經(jīng)確定的情況下，α⑴與P(i)之間可建立映射關(guān)系；如果映射關(guān)系θ ω = (α ( )_α ο) 土Ρωχ Y，i e [1，M]是單調(diào)函數(shù),則可以通過α⑴唯一地確定Ρω ；上述定位方法要求定位是穩(wěn)定可靠的，重復(fù)定位不影響定位精度，定位精度一般由傳感器的精度保證；(3)利用與步驟(2)相同的定位方法，將所述位置傳感器轉(zhuǎn)子定位到步驟(2)Μ個(gè)確定位置中的任意一個(gè)位置，測量得到所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角，利用步驟(2)建立的所述位置傳感器轉(zhuǎn)子相對(duì)位置角與節(jié)距數(shù)之間一一對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系，得到在該確定位置與所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角相對(duì)應(yīng)的初始節(jié)距數(shù)Ptl ;其實(shí)現(xiàn)方法為電機(jī)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定在M個(gè)確定位置中的一個(gè)位置，根據(jù)所述位置傳感器輸出的轉(zhuǎn)子相對(duì)位置角α，依據(jù)所述步驟(2)建立的相對(duì)位置角與節(jié)距數(shù)之間一一映射關(guān)系，得到該確定位置與所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角相對(duì)應(yīng)的初始節(jié)距數(shù)Ptl : Θ ^ = ( α - a J 土PciX Υ ;其中θ ^為該確定位置與所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角相對(duì)應(yīng)的初始絕對(duì)位置角，是電機(jī)轉(zhuǎn)子相對(duì)伺服系統(tǒng)零位的角度；α為該確定位置的相對(duì)位置角，是位置傳感器轉(zhuǎn)子相對(duì)傳感器零位的角度；P0為該確定位置與所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角所對(duì)應(yīng)的初始節(jié)距數(shù)；Y為已知位置傳感器的節(jié)距角；a ^為伺服系統(tǒng)零位的相對(duì)位置角，是伺服系統(tǒng)零位到位置傳感器零位的機(jī)械角度，當(dāng)伺服系統(tǒng)零位與位置傳感器零位重合時(shí)，= O ;土為方向符號(hào)，當(dāng)順時(shí)針定義為正方向時(shí)，轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取“ + ”號(hào)，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取號(hào)；當(dāng)逆時(shí)針定義為正方向時(shí)，轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取“ + ”號(hào)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取號(hào)。(4)在步驟(3)的基礎(chǔ)上，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)后，所述位置傳感器輸出節(jié)距信號(hào)，利用該節(jié)距信號(hào)對(duì)步驟(3)獲得的初始節(jié)距數(shù)Ptl進(jìn)行可逆計(jì)數(shù)，可以得到所述位置傳感器轉(zhuǎn)子在任意位置的節(jié)距數(shù)P ;當(dāng)轉(zhuǎn)子到達(dá)任意位置時(shí)，轉(zhuǎn)子任意位置的絕對(duì)位置角可表示為Θ =(α -α 0) 土PX y，其中，α為位置傳感器在任意位置輸出的相對(duì)位置角；P為位置傳感器轉(zhuǎn)子在任意位置的節(jié)距數(shù)節(jié)距計(jì)數(shù)器輸出對(duì)應(yīng)的節(jié)距數(shù)；為伺服系統(tǒng)零位的相對(duì)位置角，是位置傳感器零位到伺服系統(tǒng)零位的機(jī)械角度，當(dāng)伺服系統(tǒng)零位與位置傳感器零位重合時(shí)，= O ;土為方向符號(hào)，當(dāng)順時(shí)針定義為正方向時(shí)，轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取“ + ”號(hào)，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取號(hào)；當(dāng)逆時(shí)針定義為正方向時(shí)，轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取“ + ”號(hào)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取號(hào)。本發(fā)明的定位方式可以采用電機(jī)通電預(yù)定位、伺服系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)定位或電機(jī)定位力矩自定位等方式。電機(jī)通電預(yù)定位方式指電機(jī)定子繞組中的的一相或某幾相通恒定電流 時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子經(jīng)過一定時(shí)間與電機(jī)定子磁極對(duì)齊的情況；伺服系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)定位指利用端齒盤等定位機(jī)構(gòu)在電機(jī)靜止時(shí)提供有較高精度的確定的定位位置；電機(jī)定位力矩自定位方式指永磁電機(jī)由于磁鋼的作用產(chǎn)生磁阻力矩，使得電機(jī)轉(zhuǎn)子在一些確定位置上有抵抗外力保持其在該位置上的趨勢，使得電機(jī)轉(zhuǎn)子在不受外力的作用時(shí)保持在上述確定位置。圖3、4、5、6、7、8給出了 6種實(shí)現(xiàn)框圖，其中圖3、4為利用電機(jī)自定位力矩定位或定子繞組通電預(yù)定位實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子預(yù)定位置的確定；圖5、6為利用伺服系統(tǒng)中的機(jī)構(gòu)(如端齒盤或棘輪等)定位實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子預(yù)定位置的確定；圖7、8為利用電機(jī)自定位力矩定位與伺服系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)組合實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子預(yù)定位置的確定，或者利用電機(jī)定子繞組通電預(yù)定位與機(jī)構(gòu)組合實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子預(yù)定位置的確定。在圖3，5，7中，可逆計(jì)數(shù)器的功能融合在絕對(duì)位置信息綜合中實(shí)現(xiàn)；在圖4，6，8中，可逆計(jì)數(shù)器的功能單獨(dú)提出來，不再包含在絕對(duì)位置信息綜合中實(shí)現(xiàn)。如表I所示，一個(gè)步進(jìn)電機(jī)的極對(duì)數(shù)為50，多極磁阻旋變傳感器極對(duì)數(shù)為32，在定子繞組某一種直流通電狀態(tài)不變的情況下，規(guī)定順時(shí)針為正方向，假定系統(tǒng)零位與傳感器零位重合，轉(zhuǎn)子在不同預(yù)定位置時(shí)的絕對(duì)位置角與節(jié)距數(shù)和相對(duì)位置角之間的關(guān)系，可以看到預(yù)定位置的絕對(duì)位置角=傳感器節(jié)距角*節(jié)距數(shù)+相對(duì)位置角。由于電機(jī)極對(duì)數(shù)50與傳感器極對(duì)數(shù)32的最大公約數(shù)2，因此在表I中我們看到循環(huán)次數(shù)為2，即總有I個(gè)相對(duì)位置角對(duì)應(yīng)2個(gè)節(jié)距數(shù)的情況，形成一對(duì)二的映射關(guān)系，因此在實(shí)際中需要利用電機(jī)轉(zhuǎn)子齒距的非對(duì)稱性、機(jī)構(gòu)定位或輔助裝置實(shí)現(xiàn)一對(duì)一映射1個(gè)相對(duì)位置角對(duì)應(yīng)I個(gè)節(jié)距數(shù)。其實(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中，我們有意識(shí)地選擇電機(jī)的極對(duì)數(shù)與傳感器的極對(duì)數(shù)互為質(zhì)數(shù)的情況就可以避免上述一對(duì)多映射的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的映射關(guān)系。例如電機(jī)極對(duì)數(shù)為3、5、7、
9、11、13、15與傳感器極對(duì)數(shù)為2、4、8、16、32、64、128、256相配對(duì)，或者電機(jī)的極對(duì)數(shù)為2、
4、6、8、10、12· · · 50,100,200與傳感器的極對(duì)數(shù)為31相配對(duì)。本發(fā)明中的電機(jī)可以是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、無刷直流電機(jī)、永磁同步電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)等轉(zhuǎn)子有磁極(或凸極)的電機(jī)和帶機(jī)構(gòu)定位裝置(如端齒盤)的各種電機(jī)，位置傳感器可以是多極磁阻旋轉(zhuǎn)變壓器、多極旋轉(zhuǎn)變壓器、多極感應(yīng)同步器、多極球柵傳感器、多極光柵傳感器、多極容柵傳感器等種類的多周期高精度相對(duì)位置傳感器。實(shí)用性最高的當(dāng)屬電機(jī)與多極磁阻旋變的組合形式。
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)伺服系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子絕對(duì)位置的測量方法，其特征在于步驟如下 (1)將能夠測量相對(duì)位置角與節(jié)距數(shù)的位置傳感器與電機(jī)同軸剛性連接或?qū)㈦姍C(jī)與能夠測量相對(duì)位置角與節(jié)距數(shù)的位置傳感器組合成一體化伺服電機(jī)，使能夠測量相對(duì)位置角與節(jié)距數(shù)的位置傳感器與電機(jī)的轉(zhuǎn)子相對(duì)各自定子轉(zhuǎn)過的機(jī)械角度相同； (2)利用定位方法將所述位置傳感器轉(zhuǎn)子依次定位到M個(gè)確定位置，在每一個(gè)確定位置測量得到所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置角、相對(duì)位置角和節(jié)距數(shù)，建立所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角與節(jié)距數(shù)之間一一對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系，其中M > 2 ; (3)利用與步驟(2)相同的定位方法，將所述位置傳感器轉(zhuǎn)子定位到步驟(2)M個(gè)確定位置中的任意一個(gè)位置，測量得到所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角，利用步驟(2)建立的所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角與節(jié)距數(shù)之間一一對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系，得到在該確定位置與所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角相對(duì)應(yīng)的初始節(jié)距數(shù)； (4)在步驟(3)的基礎(chǔ)上，當(dāng)所述位置傳感器轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，利用所述位置傳感器測量得到所述位置傳感器轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置的相對(duì)位置角；利用所述位置傳感器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的節(jié)距信號(hào)對(duì)步驟(3)得到的初始節(jié)距數(shù)進(jìn)行可逆計(jì)數(shù)得到所述位置傳感器轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置的節(jié)距數(shù)； (5)在步驟(4)的基礎(chǔ)上，利用所述位置傳感器轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置的節(jié)距數(shù)和所述位置傳感器轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置的相對(duì)位置角，計(jì)算得到所述位置傳感器轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置的絕對(duì)位置角，從而得到電機(jī)伺服系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電機(jī)伺服系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子絕對(duì)位置的測量方法，其特征在于所述定位方法采用電機(jī)通電預(yù)定位、伺服系統(tǒng)機(jī)構(gòu)定位或者電機(jī)定位力矩自定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電機(jī)伺服系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子絕對(duì)位置的測量方法，其特征在于當(dāng)定位方法采用電機(jī)通電預(yù)定位時(shí)，M的數(shù)值由電機(jī)轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)或齒數(shù)與電機(jī)定子繞組通電拍數(shù)的最小公倍數(shù)決定；當(dāng)定位方法采用伺服系統(tǒng)機(jī)構(gòu)定位時(shí)，則M的數(shù)值由端齒盤的齒數(shù)決定；當(dāng)定位方法采用電機(jī)定位力矩自定位時(shí)，M的數(shù)值由電機(jī)轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)或齒數(shù)決定。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電機(jī)伺服系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子絕對(duì)位置的測量方法，其特征在于所述位置傳感器采用多極對(duì)稱結(jié)構(gòu)形式，極對(duì)數(shù)N > 2，當(dāng)位置傳感器的轉(zhuǎn)子相對(duì)定子轉(zhuǎn)動(dòng)不超出一個(gè)極距時(shí)，位置傳感器輸出一個(gè)節(jié)距內(nèi)的相對(duì)位置角；當(dāng)位置傳感器的轉(zhuǎn)子相對(duì)定子轉(zhuǎn)動(dòng)超出一個(gè)極距時(shí)，位置傳感器輸出下一個(gè)節(jié)距內(nèi)的相對(duì)位置角和一個(gè)節(jié)距信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電機(jī)伺服系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子絕對(duì)位置的測量方法，其特征在于所述步驟(2)中建立所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角與節(jié)距數(shù)之間一一對(duì)應(yīng)映射關(guān)系的方法為利用定位方法測量得到全部M個(gè)確定位置所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角α ω、絕對(duì)位置角θ ω與節(jié)距數(shù)？(1)，確定位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角α ω與節(jié)距數(shù)卩⑴之間一一對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系θ ω = (α ω-α0)±ΡωΧ Y , i e [Ι,Μ]； 其中Y為已知位置傳感器的節(jié)距角； a ^為伺服系統(tǒng)零位的相對(duì)位置角，是伺服系統(tǒng)零位到位置傳感器零位的機(jī)械角度，對(duì)于給定的伺服系統(tǒng)該角度是可測量得到的，當(dāng)伺服系統(tǒng)零位與位置傳感器零位重合時(shí)，a ^=O ；土為方向符號(hào)，當(dāng)順時(shí)針定義為正方向時(shí)，轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取“+”號(hào)，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取號(hào)；當(dāng)逆時(shí)針定義為正方向時(shí)，轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取“+”號(hào)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電機(jī)伺服系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子絕對(duì)位置的測量方法，其特征在于所述步驟(3)中利用步驟(2)建立的所述位置傳感器轉(zhuǎn)子相對(duì)位置角與節(jié)距數(shù)之間一一對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系，得到在該確定位置與所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角相對(duì)應(yīng)的初始節(jié)距數(shù)的實(shí)現(xiàn)方法為電機(jī)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定在M個(gè)確定位置中的一個(gè)位置，根據(jù)所述位置傳感器輸出的轉(zhuǎn)子相對(duì)位置角α，依據(jù)所述步驟(2)建立的相對(duì)位置角與節(jié)距數(shù)之間一一映射關(guān)系，得到該確定位置與所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角相對(duì)應(yīng)的初始節(jié)距數(shù)Ptl : θ O =(α - α 0) 土P0X y ； 其中Θ ^為該確定位置與所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角相對(duì)應(yīng)的初始絕對(duì)位置角，是電機(jī)轉(zhuǎn)子相對(duì)伺服系統(tǒng)零位的角度； α為該確定位置的相對(duì)位置角，是位置傳感器轉(zhuǎn)子相對(duì)傳感器零位的角度； P0為該確定位置與所述位置傳感器轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角所對(duì)應(yīng)的初始節(jié)距數(shù)； Y為已知位置傳感器的節(jié)距角； a ^為伺服系統(tǒng)零位的相對(duì)位置角，是伺服系統(tǒng)零位到位置傳感器零位的機(jī)械角度，當(dāng)伺服系統(tǒng)零位與位置傳感器零位重合時(shí)，= O ; 土為方向符號(hào)，當(dāng)順時(shí)針定義為正方向時(shí)，轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取“ + ”號(hào)，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取號(hào)；當(dāng)逆時(shí)針定義為正方向時(shí)，轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取“ + ”號(hào)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電機(jī)伺服系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子絕對(duì)位置的測量方法，其特征在于所述步驟(5)得到電機(jī)伺服系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置的實(shí)現(xiàn)方法為電機(jī)伺服系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置角的計(jì)算公式為θ = (α-α。)土PX Y， 其中α為位置傳感器在當(dāng)前位置輸出的相對(duì)位置角； P為位置傳感器轉(zhuǎn)子在當(dāng)前位置的節(jié)距數(shù)； Y為已知位置傳感器的節(jié)距角； a ^為伺服系統(tǒng)零位的相對(duì)位置角，是伺服系統(tǒng)零位到位置傳感器零位的機(jī)械角度，當(dāng)伺服系統(tǒng)零位與位置傳感器零位重合時(shí)，= O ; 土為方向符號(hào)，當(dāng)順時(shí)針定義為正方向時(shí)，轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取“ + ”號(hào)，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取號(hào)；當(dāng)逆時(shí)針定義為正方向時(shí)，轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取“ + ”號(hào)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電機(jī)伺服系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子絕對(duì)位置的測量方法，將電機(jī)與位置傳感器組合成一體，利用預(yù)定位提供的位置信息和傳感器提供的相對(duì)位置信息和節(jié)距信息，通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ匦陆M合上述位置信息，獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置信息。本發(fā)明不需要零位指示器，斷電后，通過電機(jī)轉(zhuǎn)子的預(yù)定位獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子相對(duì)系統(tǒng)零位的絕對(duì)位置，與粗精耦合雙速旋變系統(tǒng)相比，用簡單可靠的傳感器獲得高精度的絕對(duì)位置信息，簡化并減小一體化高性能伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)，使之更加緊湊，減小了體積，同時(shí)減少了信號(hào)處理電路和粗精耦合運(yùn)算，與粗精耦合雙速旋變系統(tǒng)相比，提高了性價(jià)比，降低了復(fù)雜程度。
文檔編號(hào)G01B21/00GK102829742SQ20121026436
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月27日
發(fā)明者秦和平, 陳育杰, 夏剛, 李慶敏, 鄭宏濱, 王清正 申請(qǐng)人:北京航天控制儀器研究所