【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及磁懸浮，具體為一種串行輪詢采樣的多點(diǎn)直線位移設(shè)備檢測方法。
技術(shù)介紹
1、磁懸浮技術(shù)作為一種先進(jìn)的無接觸支撐與導(dǎo)向技術(shù)，具有高速、低噪、低磨損、無機(jī)械接觸摩擦等顯著優(yōu)點(diǎn)，其中磁懸浮電機(jī)作為一種新型的電動機(jī)，因其具有無接觸、摩擦損耗小、振動小、壽命長、效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)自動化、航空航天、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用；
2、磁懸浮電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行需要依賴于高精度的位置識別技術(shù)，以實現(xiàn)對動子位置的準(zhǔn)確監(jiān)測與控制，磁懸浮電機(jī)的位置檢測方法主要包括兩點(diǎn)式amr霍爾直線位移尺、多點(diǎn)并行位移尺、光電、電磁感應(yīng)等多種技術(shù)。
3、現(xiàn)有的兩點(diǎn)式霍爾直線位移檢測方法無法在上電時直接檢測到動子位置，需要手動將動子進(jìn)行滑動，精度較低，測量范圍較小，且并行采樣多點(diǎn)絕對式直線位移測量方法成本高，維護(hù)困難，在動子高速運(yùn)行時由于處理的數(shù)據(jù)量較大，容易發(fā)生錯誤，程序占用資源較多，對器件要求高；因此，不滿足現(xiàn)有的需求，對此我們提出了一種串行輪詢采樣的多點(diǎn)直線位移設(shè)備檢測方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種串行輪詢采樣的多點(diǎn)直線位移設(shè)備檢測方法，以解決上述
技術(shù)介紹
中提出的現(xiàn)有的兩點(diǎn)式霍爾直線位移檢測方法無法在上電時直接檢測到動子位置，需要手動將動子進(jìn)行滑動，精度較低，測量范圍較小，且并行采樣多點(diǎn)絕對式直線位移測量方法成本高，維護(hù)困難，在動子高速運(yùn)行時由于處理的數(shù)據(jù)量較大，容易發(fā)生錯誤，程序占用資源較多，對器件要求高等問題。
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利
3、s1：在對磁懸浮系統(tǒng)中的懸浮體進(jìn)行直線位移檢測時，采用檢測設(shè)備中設(shè)二十四個磁性傳感器獲取電壓模擬量正余弦信號，每一個磁性傳感器上的正弦和余弦信號相位均相差九十度，并通過六個多路復(fù)用開關(guān)對二十四個磁性傳感器獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行收取，用狀態(tài)機(jī)控制六個多路復(fù)用開關(guān)的切換，多路復(fù)用開關(guān)每切換完四次輸出一個adc采樣完成信號，每個多路復(fù)用開關(guān)輸出兩路信號，即一個磁性傳感器的正弦和余弦信號；
4、s2：在多路復(fù)用開關(guān)處于切換的同時進(jìn)行靜態(tài)位置計算，并在動子運(yùn)行穩(wěn)定時對多路復(fù)用開關(guān)進(jìn)行固定，六個多路復(fù)用開關(guān)輸出的電壓模擬量正弦和余弦信號連接到兩個adc芯片即ad7606芯片中，每個adc用六路輸入端口進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出兩路數(shù)字信號，根據(jù)ad7606芯片的輸出特性設(shè)計數(shù)據(jù)輸出模塊，將轉(zhuǎn)換好的數(shù)字信號輸出為六個通道，且每通道為十六位的正弦和余弦數(shù)字信號；
5、s3：用nsi1306芯片采集磁性傳感器的電壓，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，用作正余弦幅值補(bǔ)償?shù)膮?shù)，將獲得的正余弦幅值數(shù)據(jù)存儲到eeprom中，并用采集的磁性傳感器實時電壓對正余弦幅值進(jìn)行補(bǔ)償；
6、s4：將步驟s2中采樣的正余弦信號轉(zhuǎn)換為正負(fù)交變的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換方法為當(dāng)前正余弦值減去偏移量，偏移量等于最大值與最小值之和的一半，正余弦信號轉(zhuǎn)換過程涉及正余弦信號最大最小值更新模塊，標(biāo)準(zhǔn)正余弦生成模塊等，在fpga中設(shè)計反正切角度計算模塊，將當(dāng)前正余弦值減去偏移量后的標(biāo)準(zhǔn)正余弦值輸入到反正切角度計算模塊中計算角度，在fpga中用cordic算法進(jìn)行反正切角度的計算；
7、s5：將串行多點(diǎn)絕對式編碼器分為兩個軸，每個軸均為十二個磁性傳感器、三個多路復(fù)用開關(guān)、一個adc，在多路復(fù)用開關(guān)一直切換的過程中，通過前序模塊輸出的二十四個反正切角度、線性區(qū)等數(shù)據(jù)獨(dú)立計算兩個軸的靜態(tài)位置，同時將靜態(tài)位置計算模塊計算的靜態(tài)位置圈數(shù)、位置等信息傳到后續(xù)動態(tài)模式單個磁性傳感器粗位置計算模塊中，將靜態(tài)位置圈數(shù)作為單個磁性傳感器的初始圈數(shù)，通過反正切角度計算模塊輸出的反正切角度的跳變次數(shù)統(tǒng)計當(dāng)前粗位置的磁極圈數(shù)，并通過線性區(qū)判斷模塊判斷角度是否為計算位置所需的角度，并且還需要考慮計算的粗位置的方向；
8、s6：利用動態(tài)模式單個磁性傳感器進(jìn)行精細(xì)位置計算，精細(xì)位置的計算過程為步驟s5中計算的粗位置加上當(dāng)前的角度即可，兩點(diǎn)式磁性傳感器位置擬合，在多路復(fù)用開關(guān)一直切換時，將靜態(tài)位置計算模塊計算的靜態(tài)位置傳入位置擬合模塊中進(jìn)行擬合；在多路復(fù)用開關(guān)固定之后將動態(tài)模式單個磁性傳感器計算的精細(xì)位置傳入位置擬合模塊中擬合起來即可；
9、s7：將所有步驟中計算的線性區(qū)信號、角度信號、位置信號等傳入錯誤檢測模塊，檢測位置突變、動子重疊、靜態(tài)位置計算錯誤等錯誤類型，在串行采樣多點(diǎn)絕對式編碼器發(fā)生錯誤后，需要輸入一個手動錯誤復(fù)位信號，讓固定下來的多路復(fù)用開關(guān)重新切換起來計算靜態(tài)位置，然后再切換到動態(tài)位置計算。
10、優(yōu)選的，所述磁性傳感器采用磁阻芯片ada4571brz，所述磁性傳感器通過檢測動子磁板產(chǎn)生的磁場信號并形成相位相差九十度的正余弦電壓信號，所述檢測動子磁板的磁場n-s交替變換過程產(chǎn)生一對三百六十度完整的正弦和余弦信號，且幅值基本固定。
11、優(yōu)選的，所述多路復(fù)用開關(guān)為tpw4052，所述多路復(fù)用開關(guān)接通有兩組信號源，分別為信號源組a和信號源組b，信號源組a包括信號a0~a3共四路信號，信號源組b包括信號b0~b3共四路信號，所述多路復(fù)用開關(guān)通過邏輯端口s11和s12控制輸出端口a和b，每個所述tpw4052同一時刻輸出一個磁性傳感器的正余弦信號。
12、優(yōu)選的，所述多路復(fù)用開關(guān)輸出的正余弦電壓信號通過ad7606轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，所述ad7606芯片輸出兩路64位的數(shù)字信號，所述ad7606芯片輸入的兩路數(shù)字信號通過其設(shè)有的驅(qū)動模塊切分為六路十六位的正余弦信號，每個所述adc芯片連接三個多路復(fù)用開關(guān)且占用六個輸入端口。
13、優(yōu)選的，所述adc芯片采集原始正余弦信號，所述adc芯片利用窗口為n的滑動均值濾波模塊來對信號進(jìn)行濾波，所述滑動均值濾波模塊公式為新的平均值=(本次轉(zhuǎn)化的結(jié)果+過去n-1次的值之和)/n，所述n值為滑動窗口的閾值。
14、優(yōu)選的，二十四個所述磁性傳感器的正余弦信號通過多路復(fù)用開關(guān)輪換傳輸并通過ad7606芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；
15、所述多路復(fù)用開關(guān)切換過程輸出二十四個磁性傳感器的原始信號，所述多路復(fù)用開關(guān)固定過程輸出一個磁性傳感器的原始信號，每個所述ad7606芯片連接三個多路復(fù)用開關(guān)并輸出三路原始信號。
16、優(yōu)選的，所述ad7606芯片輸出的信號均為正值，所述正余弦信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)正余弦信號過程為標(biāo)準(zhǔn)sin=當(dāng)前sin-（sinmax+sinmin）/2，所述標(biāo)準(zhǔn)sin為轉(zhuǎn)換后的標(biāo)準(zhǔn)正弦值，所述當(dāng)前sin為原始正弦值，所述sinmax為原始正弦最大值，所述sinmin為原始正弦最小值，所述標(biāo)準(zhǔn)sin通過正余弦最大值、最小值實時更新模塊計算準(zhǔn)確行。
17、優(yōu)選的，所述反正切角度通過線性區(qū)計算模塊計算，所述線性區(qū)模塊中計算有效半徑為：
18、rrad2=（stdsin-（sinmax+sinmin）/2）2+（stdcos-（cosmax+cosmin）/2）2；
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1.一種串行輪詢采樣的多點(diǎn)直線位移設(shè)備檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種串行輪詢采樣的多點(diǎn)直線位移設(shè)備檢測方法，其特征在于：所述磁性傳感器采用磁阻芯片ADA4571BRZ，所述磁性傳感器通過檢測動子磁板產(chǎn)生的磁場信號并形成相位相差九十度的正余弦電壓信號，所述檢測動子磁板的磁場N-S交替變換過程產(chǎn)生一對三百六十度完整的正弦和余弦信號，且幅值基本固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種串行輪詢采樣的多點(diǎn)直線位移設(shè)備檢測方法，其特征在于：所述多路復(fù)用開關(guān)為TPW4052，所述多路復(fù)用開關(guān)接通有兩組信號源，分別為信號源組A和信號源組B，信號源組A包括信號a0~a3共四路信號，信號源組B包括信號b0~b3共四路信號，所述多路復(fù)用開關(guān)通過邏輯端口S11和S12控制輸出端口a和b，每個所述TPW4052同一時刻輸出一個磁性傳感器的正余弦信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種串行輪詢采樣的多點(diǎn)直線位移設(shè)備檢測方法，其特征在于：所述多路復(fù)用開關(guān)輸出的正余弦電壓信號通過AD7606轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，所述AD7606芯片輸出兩路64位的數(shù)字信
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種串行輪詢采樣的多點(diǎn)直線位移設(shè)備檢測方法，其特征在于：所述ADC芯片采集原始正余弦信號，所述ADC芯片利用窗口為N的滑動均值濾波模塊來對信號進(jìn)行濾波，所述滑動均值濾波模塊公式為新的平均值=(本次轉(zhuǎn)化的結(jié)果+過去N-1次的值之和)/N，所述N值為滑動窗口的閾值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種串行輪詢采樣的多點(diǎn)直線位移設(shè)備檢測方法，其特征在于：二十四個所述磁性傳感器的正余弦信號通過多路復(fù)用開關(guān)輪換傳輸并通過AD7606芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種串行輪詢采樣的多點(diǎn)直線位移設(shè)備檢測方法，其特征在于：所述AD7606芯片輸出的信號均為正值，所述正余弦信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)正余弦信號過程為標(biāo)準(zhǔn)Sin=當(dāng)前Sin-（SinMax+SinMin）/2，所述標(biāo)準(zhǔn)Sin為轉(zhuǎn)換后的標(biāo)準(zhǔn)正弦值，所述當(dāng)前Sin為原始正弦值，所述SinMax為原始正弦最大值，所述SinMin為原始正弦最小值，所述標(biāo)準(zhǔn)Sin通過正余弦最大值、最小值實時更新模塊計算準(zhǔn)確行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種串行輪詢采樣的多點(diǎn)直線位移設(shè)備檢測方法，其特征在于：所述反正切角度通過線性區(qū)計算模塊計算，所述線性區(qū)模塊中計算有效半徑為：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種串行輪詢采樣的多點(diǎn)直線位移設(shè)備檢測方法，其特征在于：所述單個磁性傳感器的位置計算包括粗位置計算和精細(xì)位置計算，所述粗位置計算為根據(jù)角度的變化累計圈數(shù)，所述精細(xì)位置計算為粗位置與當(dāng)前的角度之和，所述單個磁性傳感器通過靜態(tài)位置計算和動態(tài)位置算法的精細(xì)位置相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種串行輪詢采樣的多點(diǎn)直線位移設(shè)備檢測方法，其特征在于：所述位置擬合模塊采用動態(tài)位置擬合算法，所述位置擬合模塊通過狀態(tài)機(jī)進(jìn)行動態(tài)擬合，所述動態(tài)擬合過程依次為動態(tài)擬合范圍判斷狀態(tài)、動態(tài)擬合差值更新狀態(tài)、動態(tài)擬合差值有效性判斷狀態(tài)、實際選取擬合差值計算狀態(tài)、際開始擬合位置計算判斷狀態(tài)和最終位置輸出計算狀態(tài)。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種串行輪詢采樣的多點(diǎn)直線位移設(shè)備檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種串行輪詢采樣的多點(diǎn)直線位移設(shè)備檢測方法，其特征在于：所述磁性傳感器采用磁阻芯片ada4571brz，所述磁性傳感器通過檢測動子磁板產(chǎn)生的磁場信號并形成相位相差九十度的正余弦電壓信號，所述檢測動子磁板的磁場n-s交替變換過程產(chǎn)生一對三百六十度完整的正弦和余弦信號，且幅值基本固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種串行輪詢采樣的多點(diǎn)直線位移設(shè)備檢測方法，其特征在于：所述多路復(fù)用開關(guān)為tpw4052，所述多路復(fù)用開關(guān)接通有兩組信號源，分別為信號源組a和信號源組b，信號源組a包括信號a0~a3共四路信號，信號源組b包括信號b0~b3共四路信號，所述多路復(fù)用開關(guān)通過邏輯端口s11和s12控制輸出端口a和b，每個所述tpw4052同一時刻輸出一個磁性傳感器的正余弦信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種串行輪詢采樣的多點(diǎn)直線位移設(shè)備檢測方法，其特征在于：所述多路復(fù)用開關(guān)輸出的正余弦電壓信號通過ad7606轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，所述ad7606芯片輸出兩路64位的數(shù)字信號，所述ad7606芯片輸入的兩路數(shù)字信號通過其設(shè)有的驅(qū)動模塊切分為六路十六位的正余弦信號，每個所述adc芯片連接三個多路復(fù)用開關(guān)且占用六個輸入端口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種串行輪詢采樣的多點(diǎn)直線位移設(shè)備檢測方法，其特征在于：所述adc芯片采集原始正余弦信號，所述adc芯片利用窗口為n的滑動均值濾波模塊來對信號進(jìn)行濾波，所述滑動均值濾波模塊公式為新的平均值=(本次轉(zhuǎn)化的結(jié)果+過去n-1次的值之和)/n，所述n值為滑動窗...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李朝陽，楊翔，章有啓，郜秀春，
申請(專利權(quán))人：蘇州元磁智控科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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