用于工業(yè)機器人的絕對值編碼器解碼方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于工業(yè)機器人的絕對值編碼器解碼方法，該方法通過絕對值編碼器反饋回來的位置信息計算出電角度，根據(jù)絕對值編碼器串行通訊協(xié)議解析出轉(zhuǎn)子位置數(shù)據(jù)，采用初始時刻查詢?nèi)课恢脭?shù)據(jù)，之后每次查詢單回轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，再將前后兩次單圈值的增量累計入絕對位置的方法，可以實現(xiàn)超過20kHz的位置采樣率；由于本發(fā)明所采用電機最高轉(zhuǎn)速不超過6000RPM，在一次位置采樣周期間隔內(nèi)，轉(zhuǎn)子位置不可能轉(zhuǎn)過超出一整圈的行程，因此這種方法是可靠的，并且突破了直接每次查詢?nèi)课恢枚荒苓_到最高18kHz左右的位置采樣率限制，這為實現(xiàn)20kHz的電流調(diào)整率提供了更為精確的轉(zhuǎn)子位置信息的基礎(chǔ)。
【專利說明】
用于工業(yè)機器人的絕對值編碼器解碼方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于工業(yè)機器人控制領(lǐng)域，具體涉及到一種用于工業(yè)機器人的絕對值編碼 器的解碼方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 提高位置采樣率是提高工業(yè)機器人控制精度的一個重要步驟，這就需要提高絕對 值編碼器的解碼速度。交流永磁同步電機作為工業(yè)機器人的執(zhí)行部件，對其控制通常有位 置、速度和扭矩控制，與之對應(yīng)的分別是位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)的控制，位置環(huán)作為最外 環(huán)調(diào)節(jié)頻率最低，通常只有5kHz，電流環(huán)作為最內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)頻率最尚，通常需達到20kHz;絕對 值編碼器作為交流永磁同步電機的位置反饋器件，雖然位置環(huán)的調(diào)節(jié)頻率低，但是電流環(huán) 的輸入，除了交流永磁同步電機的相電流外，還需要電角度這個重要參數(shù)，電角度與交流永 磁同步電機的轉(zhuǎn)子位置密切相關(guān)，因此絕對值編碼器的解碼頻率至少要高于電流環(huán)的調(diào)節(jié) 頻率才能保證電機的正常運行;絕對值編碼器的全部位置信息包括多圈位置和單圈位置， 然而，通用的位置解碼方法是每次查詢?nèi)课恢眯畔ⅲ@種方法耗時較長，無法滿足電流環(huán) 的調(diào)節(jié)頻率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種用于工業(yè)機器人的絕對值編碼器解碼方 法。
[0004] 通過絕對值編碼器反饋回來的位置信息計算出電角度，從而得到該時刻對應(yīng)的正 余弦值，根據(jù)絕對值編碼器串行通訊協(xié)議解析出轉(zhuǎn)子位置數(shù)據(jù)，并加入超時檢測手段，采用 初始時刻查詢?nèi)课恢脭?shù)據(jù)，之后每次查詢單圈數(shù)據(jù)，再將前后兩次單圈值的增量累計入 絕對位置的方法，可以實現(xiàn)超過20kHz的位置采樣率。由于本發(fā)明工業(yè)機器人所采用電機最 高轉(zhuǎn)速不超過6000RPM，在一次位置采樣周期間隔內(nèi)，轉(zhuǎn)子位置不可能轉(zhuǎn)過超出一整圈的行 程，因此這種方法是可靠的。
[0005] -種用于工業(yè)機器人的絕對值編碼器解碼方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟（1):工業(yè)機器人的主控芯片上電初始化變量，判斷50us的定時器是否溢出， 即進行如下操作：
[0007] ①若50US定時器溢出，向絕對值編碼器發(fā)送獲取全部位置信息的指令，并分別記 下初始的多圈位置ABSQP0S(0)和單圈位置QPOS(0);
[0008] ②若50us定時器未溢出，繼續(xù)等待，直到定時器溢出，執(zhí)行步驟(1)的①操作。
[0009] 步驟(2):繼續(xù)執(zhí)行判斷50us定時器是否溢出，即進行如下操作：
[0010]①若50us定時器第η(η>0)次溢出，向絕對值編碼器發(fā)送獲取單圈位置信息的指 令，并記下此時的單圈位置QP〇S(n);
[0011] ②若50us定時器未溢出，繼續(xù)等待，直到定時器溢出，執(zhí)行步驟(2)的①操作。
[0012] 步驟(3):計算第η(η>0)次定時器溢出時絕對值編碼器解碼的位置信息，此時的絕 對位置為 ABSQPOS(Ji) = Absqpos(Q) + qpos(〇) +Σ·=1?<?ρ^(7〇 - QP〇s(k- ijj (n>〇)；
[0013] 步驟(4):重復(fù)步驟(2)和(3)
[0014] 現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：突破了直接每次查詢?nèi)课恢枚荒苓_ 到最高18kHz左右的位置采樣率限制，這為實現(xiàn)20kHz的電流調(diào)整率提供了更為精確的轉(zhuǎn)子 位置信息基礎(chǔ)。
【具體實施方式】
[0015] 通過絕對值編碼器反饋回來的位置信息計算出電角度，從而得到該時刻對應(yīng)的正 余弦值，根據(jù)絕對值編碼器串行通訊協(xié)議解析出轉(zhuǎn)子位置數(shù)據(jù)，并加入超時檢測等手段，采 用初始時刻查詢?nèi)课恢脭?shù)據(jù)，之后每次查詢單回轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，再將前后兩次單圈值的增量累 計入絕對位置的方法，可以實現(xiàn)超過20kHz的位置采樣率。由于所采用電機最高轉(zhuǎn)速不超過 6000RPM，在一次位置采樣周期間隔內(nèi)，轉(zhuǎn)子位置不可能轉(zhuǎn)過超出一整圈的行程，因此這種 方法是可靠的。
[0016] -種用于工業(yè)機器人的絕對值編碼器解碼方法包括以下步驟：
[0017] 步驟（1):工業(yè)機器人的主控芯片上電初始化變量，判斷50US的定時器是否溢出， 即進行如下操作：
[0018] ①若50US定時器溢出，向絕對值編碼器發(fā)送獲取全部位置信息的指令，并分別記 下初始的多圈位置ABSQP0S(0)和單圈位置QPOS(0);
[0019] ②若50us定時器未溢出，繼續(xù)等待，直到定時器溢出，執(zhí)行步驟(1)的①操作。
[0020] 步驟(2):繼續(xù)執(zhí)行判斷50us定時器是否溢出，即進行如下操作：
[0021] ①若50us定時器第η(η>0)次溢出，向絕對值編碼器發(fā)送獲取單圈位置信息的指 令，并記下此時的單圈位置QP〇S(n);
[0022] ②若50us定時器未溢出，繼續(xù)等待，直到定時器溢出，執(zhí)行步驟(2)的①操作。
[0023] 步驟(3):計算第η(η>0)次定時器溢出時絕對值編碼器解碼的位置信息，此時的絕 對位置為 ABSQPOS(n) = ABSQPOS(0) + QPOS(O) +Yl=1[Qp0sik) ~ QP0S(k - 1)] (n>0)；
[0024] 步驟(4):重復(fù)步驟(2)和(3)。
【主權(quán)項】
1. 用于工業(yè)機器人的絕對值編碼器解碼方法，其特征在于：通過絕對值編碼器反饋回 來的位置信息計算出電角度，從而得到該時刻對應(yīng)的正余弦值，根據(jù)絕對值編碼器串行通 訊協(xié)議解析出轉(zhuǎn)子位置數(shù)據(jù)，并加入超時檢測等手段，采用初始時刻查詢?nèi)课恢脭?shù)據(jù)，之 后每次查詢單回轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，再將前后兩次單圈值的增量累計入絕對位置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)機器人的絕對值編碼器解碼方法，其特征在于:包括 W下步驟： 步驟（1):工業(yè)機器人的主控忍片上電初始化變量，判斷50US的定時器是否溢出，即進 行如下操作： ① 若50US定時器溢出，向絕對值編碼器發(fā)送獲取全部位置信息的指令，并分別記下初 始的多圈位置ABSQPOS(O)和單圈位置QPOS(O); ② 若50US定時器未溢出，繼續(xù)等待，直到定時器溢出，執(zhí)行步驟(1)的①操作。 步驟(2):繼續(xù)執(zhí)行判斷50US定時器是否溢出，即進行如下操作： ① 若50US定時器第n次溢出n〉0,向絕對值編碼器發(fā)送獲取單圈位置信息的指令，并記 下此時的單圈位置QPOS(n); ② 若50US定時器未溢出，繼續(xù)等待，直到定時器溢出，執(zhí)行步驟(2)的①操作。 步驟(3):計算第n次定時器溢出時絕對值編碼器解碼的位置信息，n〉0,此時的絕對位 置為1)]. n>0； 步驟(4):重復(fù)步驟(2)和(3)。
【文檔編號】H02P6/17GK105915129SQ201610287207
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月3日
【發(fā)明人】高明煜, 劉雷, 黃繼業(yè), 曾毓, 何志偉, 李蕓
【申請人】杭州電子科技大學(xué)