基于極數查表的角度區間掃描角度值跳點抑制方法及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及基于極數查表的角度區間掃描角度值跳點抑制方法及裝置，包括：單對極、多對極霍爾傳感器對角度值信號進行測量，A/D轉換器對霍爾信號進行模數轉換，通過計算模塊獲得單對極角度值θ1、多對極角度值θ2；角度值極值區間制表模塊依據單對極θ1、多對極角度值θ2對多對極極數Pcheck及區間數Zcheck進行制表，通過區間判斷模塊對當前多對極角度值區間數進行判斷，通過區間掃描對比模塊對查表區間Zcheck以及多對極角度值θ2所處區間值Zjudge進行對比判斷，依據判斷結果輸出極數調整值Pmod；依據Pmod、Pcheck進行多對極角度值細分處理，輸出高分辨率角度值θduo_org，本發明專利技術能夠有效抑制角度值噪聲、溫度變化等原因造成的多對極角度值跳點問題，提高多對極編碼器的可靠性及分辨率。

【技術實現步驟摘要】
基于極數查表的角度區間掃描角度值跳點抑制方法及裝置
本專利技術總體上涉及磁電編碼器，具體地說，涉及一種用于抑制多對極磁電編碼器角度值跳點的方法及裝置。
技術介紹
磁電編碼器具有抗振動、抗腐蝕、抗污染、抗干擾和寬溫度的特性，因此，可廣泛應用于工業控制、機械制造、船舶、紡織、印刷、航空、航天、雷達、通訊、軍工等領域。磁電編碼器包括定子、轉子、永久磁鐵、霍爾傳感器和信號處理板。永久磁鐵粘接在轉子上，霍爾傳感器固定在信號處理板上。于是，轉子旋轉時，永久磁鐵同步旋轉，在永久磁體與定子的氣隙中產生變化的磁場，霍爾傳感器將磁場信號轉化為電壓信號，通過信號處理板進行解算，從而實現角度測量。例如，圖1是多對極磁電編碼器的示例性霍爾元件分布圖。圖中，4個霍爾元件A+、B+、A-、B-，其中單對極霍爾A+、A-圍繞著定子的圓周相隔90°分布。在單對極磁鋼的作用下，在這2個霍爾元件上產生相位相差90°的電壓信號。其中多對極霍爾B+、B-圍繞著定子的圓周按照相隔90°除以16(多對極磁鋼極對數)再乘以奇數倍的角度分布，以保證多對極編碼器倆個霍爾電角度相位相差90°。在多對極磁鋼的作用下，在這2個霍爾元件上產生相位相差90°的電壓信號，再經過角度值解算處理得到當前單對極角度值與多對極角度值。然而，由于磁電式角位移傳感器角度值的解算是通過模擬信號采集，然后進行數字轉化得到的，這種解算過程會引入模數轉換過程噪聲，以及硬件電路電源噪聲，因此在電機轉子機械位置不變情況下，解算出的磁電編碼器角度值仍然會在一定范圍內往復跳動。這種現象會造成磁電編碼器過零點位置難以準確判斷，過零點時角度值會上一個周期和當前周期角度值往復跳動，致使多對極角度值在過零點位置的角度跳動，致使當前角度位置不能準確判斷。另外，霍爾元件在不同的溫度下，其特性會產生變化，會引起磁電編碼器測量的結果產生偏移。溫度變化條件下，霍爾采集輸出的信號值發生了改變，導致單對極角度值θ1與多對極角度值θ2產生解算偏差。然而，多對極角度值的細分解算過程依賴著單對極角度值與多對極角度值的映射關系。由于溫度變化造成的單對極角度值θ1與多對極角度值θ2的偏差值具有隨機性以及不一致性，致使單對極角度值θ1與多對極角度值θ2的映射關系發生改變，導致多對極角度值θ2細分過程出現錯誤，使得細分處理后的多對極角度值θ3產生角度值跳點。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術提出一種方案，旨在消除磁電編碼器的跳點誤差，使之在常溫工作過程中沒有角度值跳點，即使溫度發生變化，測量結果仍然平滑，提高磁電編碼器的測量精度。本專利技術是這樣構思的：一種基于極數查表的角度區間掃描角度值跳點抑制方法，包括以下步驟：(1)采集單對極角度值信號A+、A-，多對極角度值信號B+、B-；(2)對角度值模擬信號A+、A-、B+、B-進行模數轉換，得到角度值數字信號HA+、HA-、HB+、HB-；(3)依據單對極角度值HA+、HA-及多對極角度值數字信號HB+、HB-求解單對極角度值θ1及多對極角度值θ2；(4)依據單對極值θ1、多對極角度值θ2對多對極角度值進行角度值細分，得到細分后的單對極角度值θ1高10位數值對應的查表極數Pcheck與單對極角度值θ1高10位數值對應的查表區間值Zcheck；(5)依據當前解算出的多對極角度值θ2對多對極角度值所處區間進行判斷，得到當前多對極角度值實際區間Zjudge；(6)將得到的當前多對極角度值實際區間數值Zjudge與單對極角度值θ1高10位查表得到的查表區間值Zcheck進行掃描對比，得到多對極角度值極數調整值Pmod；(7)將單對極角度值θ1高10位查表得到的查表極數值Pcheck與極數調整值Pmod進行細分處理，得到最終的多對極角度值θduo_org。作為優選，所述的步驟(1)，通過單對極霍爾傳感器得到單對極模擬電壓信號A+、A-，通過多對極霍爾傳感器得到多對極角度值模擬電壓信號B+、B-。作為優選，所述的步驟(2)，經過A/D轉換器對單對極模擬信號A+、A-以及多對極模擬信號B+、B-進行模數轉換，得到單對極角度值數字信號HA+、HA-及多對極角度值數字信號HB+、HB-。作為優選，所述的步驟(3)，依據步驟(2)得到的單對極角度值數字信號HA+、HA-及多對極角度值數字信號HB+、HB-對角度值進行解算，得到單對極角度值θ1與多對極角度值θ2，解算公式如式(1)所示：作為優選，所述的步驟(4)，采用以下方法實施：依據單對極角度值θ1與多對極角度值θ2的映射關系，建立單對極角度值θ1與多對極極數P、多對極角度值所在區間數的極數映射表格；單對極角度值θ1為16位整數型數據，取其高10位作為查表項，多對極角度值θ2的極數P作為被查表項目；依據單對極角度值θ1與多對極角度值θ2的映射關系，建立單對極角度值θ1與多對極角度值θ2所在區間數的區間映射表格，將多對極角度值θ2劃分為16個區間，多對極角度值θ2為16位整數型數據；以單對極角度值θ1高10數值為查表項，對應的多對極角度值θ2所處的區間數Zcheck為被查表項，建立對應的單對極高10位查表表格；進一步地結合極數映射表格、單對極高10位查表表格可得最終查表表格；依據最終查表表格查表得到單對極角度值θ1高10位數值對應的查表區間值Zcheck以及對應的查表多對極極數Pcheck。作為優選，所述的步驟(5)，通過以下方法實現：依據當前解算出的多對極角度值θ2對多對極角度值所處區間進行判斷，將多對極角度值θ2(0～65535)范圍分為16個區間，多對極角度值θ2對應的當前區間值Zjudge的判斷通過區間判斷表格實現，最終得到當前計算周期的多對極角度值θ2對應的區間數Zjudge。作為優選，所述的步驟(6)，通過以下方法實現：將得到的當前多對極角度值實際區間數值Zjudge與單對極角度值θ1高10位查表得到的查表區間值Zcheck進行掃描對比，如果Zcheck-Zjudge＞8，則多對極極數調整系數Pmod＝-1；Zcheck-Zjudge＜-8，則多對極極數調整系數Pmod＝1；如果-8＜Zcheck-Zjudge＜8，則多對極極數調整系數Pmod＝0。作為優選，所述的步驟(7)，通過以下方法實現：依據步驟(6)獲得的多對極極數調整系數Pmod，以及步驟(4)獲得的查表多對極極數Pcheck，對多對極角度值進行角度值細分，得到最終的多對極角度值θduo_org如式(2)所示：θduo_org＝(Pcheck+Pmod)*65535+θ2(2)此時，得到的細分后的多對極角度值θduo_org范圍從單對極角度值θ1∈[0,65535]變化到細分后的多對極角度值θduo_org∈[0,65535*P]，有效提高了磁電編碼器分辨率。作為本專利技術的另一方面，一種基于極數查表的角度區間掃描角度值跳點抑制方法的裝置，包括：單對極霍爾傳感器，用于采集單對極磁鋼產生的磁場信號，并將其轉換為電壓信號，得到單對極角度值信號A+、A-；多對極霍爾傳感器，用于采集多對極磁鋼產生的磁場信號，并將其轉換為電壓信號，得到多對極角度值信號B+、B-；A/D轉換器，用于將單對極電壓信號A+、A-轉換為數字信號HA+、HA-，將多對極電壓信號B+、B-轉換為數字信號HB+、HB本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.基于極數查表的角度區間掃描角度值跳點抑制方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：(1)采集單對極角度值信號A+、A?，多對極角度值信號B+、B?；(2)對角度值模擬信號A+、A?、B+、B?進行模數轉換，得到角度值數字信號HA+、HA?、HB+、HB?；(3)依據單對極角度值HA+、HA?及多對極角度值數字信號HB+、HB?求解單對極角度值θ1及多對極角度值θ2；(4)依據單對極值θ1、多對極角度值θ2對多對極角度值進行角度值細分，得到細分后的單對極角度值θ1高10位數值對應的查表極數Pcheck與單對極角度值θ1高10位數值對應的查表區間值Zcheck；(5)依據當前解算出的多對極角度值θ2對多對極角度值所處區間進行判斷，得到當前多對極角度值實際區間Zjudge；(6)將得到的當前多對極角度值實際區間數值Zjudge與單對極角度值θ1高10位查表得到的查表區間值Zcheck進行掃描對比，得到多對極角度值極數調整值Pmod；(7)將單對極角度值θ1高10位查表得到的查表極數值Pcheck與極數調整值Pmod進行細分處理，得到最終的多對極角度值θduo_org。

【技術特征摘要】
1.基于極數查表的角度區間掃描角度值跳點抑制方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：(1)采集單對極角度值信號A+、A-，多對極角度值信號B+、B-；(2)對角度值模擬信號A+、A-、B+、B-進行模數轉換，得到角度值數字信號HA+、HA-、HB+、HB-；(3)依據單對極角度值HA+、HA-及多對極角度值數字信號HB+、HB-求解單對極角度值θ1及多對極角度值θ2；(4)依據單對極值θ1、多對極角度值θ2對多對極角度值進行角度值細分，得到細分后的單對極角度值θ1高10位數值對應的查表極數Pcheck與單對極角度值θ1高10位數值對應的查表區間值Zcheck；(5)依據當前解算出的多對極角度值θ2對多對極角度值所處區間進行判斷，得到當前多對極角度值實際區間Zjudge；(6)將得到的當前多對極角度值實際區間數值Zjudge與單對極角度值θ1高10位查表得到的查表區間值Zcheck進行掃描對比，得到多對極角度值極數調整值Pmod；(7)將單對極角度值θ1高10位查表得到的查表極數值Pcheck與極數調整值Pmod進行細分處理，得到最終的多對極角度值θduo_org。2.根據權利要求1所述的基于極數查表的角度區間掃描角度值跳點抑制方法，其特征在于：所述的步驟(1)通過以下方法實現：通過單對極霍爾傳感器得到單對極模擬電壓信號A+、A-，通過多對極霍爾傳感器得到多對極角度值模擬電壓信號B+、B-。3.根據權利要求1所述的基于極數查表的角度區間掃描角度值跳點抑制方法，其特征在于：所述的步驟(2)通過以下方法實現：經過A/D轉換器對單對極模擬信號A+、A-以及多對極模擬信號B+、B-進行模數轉換，得到單對極角度值數字信號HA+、HA-及多對極角度值數字信號HB+、HB-。4.根據權利要求1所述的基于極數查表的角度區間掃描角度值跳點抑制方法，其特征在于：所述的步驟(3)通過以下方法實現：依據步驟(2)得到的單對極角度值數字信號HA+、HA-及多對極角度值數字信號HB+、HB-對角度值進行解算，得到單對極角度值θ1與多對極角度值θ2，解算公式如式(1)所示：5.根據權利要求1所述的基于極數查表的角度區間掃描角度值跳點抑制方法，其特征在于：所述的步驟(4)通過以下方法實現：依據單對極角度值θ1與多對極角度值θ2的映射關系，建立單對極角度值θ1與多對極極數P、多對極角度值所在區間數的極數映射表格；單對極角度值θ1為16位整數型數據，取其高10位作為查表項，多對極角度值θ2的極數P作為被查表項目；依據單對極角度值θ1與多對極角度值θ2的映射關系，建立單對極角度值θ1與多對極角度值θ2所在區間數的區間映射表格，將多對極角度值θ2劃分為16個區間，多對極角度值θ2為16位整數型數據；以單對極角度值θ1高10數值為查表項，對應的多對極角度值θ2所處的區間數Zcheck為被查表項，建立對應的單對極高10位查表表格；結合極數...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王磊，任齊民，張洪鑫，張永德，
申請(專利權)人：哈爾濱理工大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江,23