[发明专利]编码器反馈位置的动态补偿装置及其动态补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种编码器反馈位置的补偿装置及其动态补偿方法，尤指一种编码器反馈位置的动态补偿装置及其动态补偿方法。

背景技术

随着科技不断的进步，精密、快速、高解析和高频宽的系统要求是现今产业界所追求的目标。在许多运用到马达的产品或设备仪器中都需要速度或位置的控制，如光驱、打印机、X-Y平台、机械手臂及半导体制程设备…等。如果控制系统可以把速度及位置控制得相当精确及精密的话，所制作出来的产品或设备仪器的质量与特性也会越好，由此可知精密定位控制对现今科技发展的影响是越来越重要。

在伺服控制系统中，位置与速度控制必须反馈马达位置或速度到驱动器。如果要让控制系统将速度及位置控制的相当精准，我们就需要有一个良好高解析的反馈信号，亦即，需要一个高分辨率的编码器。也就是说，编码器位置分辨率的高低与位置解析的正确性将会影响速度的平稳性与最后定位的精度。

由于编码器所感测出来的信号振幅大小会随着马达转速的不同而有所差异，马达转速慢的时候，传感器所感应出来的信号振幅会比较大，而马达转速快的时候传感器所感应出来的信号振幅会比较小。因此，现有的高解析编码器采用内插(interpolation)技术，利用弦波输出A、B脉冲信号，在比较器前的模拟正弦信号(sine)与余弦(cosine)信号进行内插运算。当编码器转动时利用空间上的A、B相位置交错而在输出脉冲上产生时序上90度的相差，所以可利用A、B两相波形相互间的超前、落后关系来判断正转或反转，以得到任一时刻的绝对位置信息，并获得比传统方波编码器更高的位置分辨率。惟，A相及B相的正弦波信号会因为发光组件或光接收组件、旋转体间的组装误差、或者是长期变化以及温度变化，而使两相的正弦波信号的相位差产生误差，使得原始的正弦信号与余弦信号有可能存在大小、相位以及中心准位的误差，以致使运算得到的内插位置并非完全的线性(亦即，存在相对位置误差)，而造成位置检测精度变差。

因此，如何设计出一种编码器反馈位置的动态补偿装置及其动态补偿方法，能以应用于伺服控制系统的驱动器驱动马达以等速旋转时，由驱动器侦测该编码器的反馈位置，并对该反馈位置提供位置误差的补偿，使提高该编码器反馈位置动态补偿的准确度，乃为本案所欲行克服并加以解决的一大课题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种编码器反馈位置的动态补偿装置，应用于伺服控制系统的驱动器驱动马达以等速旋转时，由驱动器侦测编码器的反馈位置，并对反馈位置提供位置误差的补偿。

编码器反馈位置的动态补偿装置包含补偿量计算单元、位置区间判断单元以及补偿量修正单元。

补偿量计算单元包含第一运算单元以及第二运算单元。第一运算单元接收前置补偿量与脉冲增量，以计算前置补偿量与脉冲增量之和。第二运算单元连接第一运算单元，并接收编码脉冲，以计算前置补偿量与脉冲增量之和并减去编码脉冲的值，产生区间补偿量。

位置区间判断单元连接补偿量计算单元，并接收区间补偿量，根据编码器反馈位置的分辨率，以决定区间补偿量所在的位置区间。

补偿量修正单元连接位置区间判断单元，包含第三运算单元、第四运算单元、第五运算单元、第六运算单元以及第七运算单元。第三运算单元接收第一补偿量、第二补偿量以及权重百分比，以计算第一补偿量与权重百分比的乘积为第一加权补偿量，以及第二补偿量与权重百分比的乘积为第二加权补偿量。第四运算单元接收权重百分比与大小为1的值，以计算大小为1的值减去权重百分比为辅助权重百分比。第五运算单元连接第四运算单元，接收辅助权重百分比与对应于第一补偿量与第二补偿量所在的位置区间的反馈补偿量，以计算反馈补偿量与辅助权重百分比的乘积为反馈加权补偿量。第六运算单元分别连接第三运算单元与第五运算单元，接收第一加权补偿量、第二加权补偿量以及反馈加权补偿量，以计算第一加权补偿量与反馈加权补偿量之和为第一合成补偿量，以及第二加权补偿量与反馈加权补偿量之和为第二合成补偿量。第七运算单元连接第六运算单元，接收第一合成补偿量、第二合成补偿量以及初始补偿量，以分别计算第一合成补偿量减去初始补偿量为第一修正补偿量，以及第二合成补偿量减去初始补偿量为第二修正补偿量。

藉此，以迭代方式累加计算第一修正补偿量与第二修正补偿量，使驱动器侦测编码器的反馈位置与理想位置的误差在容许范围内，使提高编码器反馈位置动态补偿的准确度。

所述的编码器反馈位置的动态补偿装置，其中，该第一运算单元与该第二运算单元分别为一加减法运算器。