[发明专利]伪绝对位置感测算法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年9月21日提交的序列号为61/704,057的美国临时申请的权益，该申请的全部内容通过引用的方式在此纳入。

技术领域

本发明涉及位置感测算法，其包括使用旋转位置传感器计算机械系统的位置输出的位置感测算法。

背景技术

已知使用旋转可变差动变压器(RVDT)测量轴的角位移。一般而言，RVDT是电力变压器，其包括在所容纳的定子组件内被支撑以进行旋转的转子。RVDT提供与轴的角位移呈线性比例的输出电压。但是，当被用于确定机电致动器(EMA)的绝对位置时，RVDT系统通常使用与EMA的输出轴相关的消隙齿轮传动系确定绝对位置。RVDT系统可能还需要用于激励和位置解码的驱动电子装置。进一步地，RVDT系统可能相对复杂、沉重且昂贵。

发明内容

系统实施例具有位置感测算法，此算法采用旋转位置传感器确定机电致动器(EMA)行程(stroke)的位置。所述系统可包括被支撑以围绕第一轴旋转的第一旋转组件和被支撑以围绕第二轴旋转的第二旋转组件。第一旋转编码器可被配置为基于所述第一旋转组件的角位置产生输出；并且第二旋转编码器可被配置为基于所述第二旋转组件的角位置产生输出。所述第一和第二旋转组件可定义这样的比：该比使得所述第一和第二旋转编码器针对所述EMA的整个行程产生唯一的输出组合。解码器可被设置为包括位置感测算法，此算法基于第一与第二旋转组件之间的比、以及所述第一和第二编码器的输出确定EMA行程的位置。

当结合附图阅读下面对实施例的详细描述时，本发明的各个方面对于本领域的技术人员来说将变得显而易见。

附图说明

现在参考附图，借助实例描述本发明的实施例，其中：

图1是根据本发明的实施例的具有齿轮传动系的机电致动器(EMA)的示意图。

具体实施方式

根据教导的一个方面的伪绝对位置感测算法使用两个旋转位置传感器，利用两个或更多个旋转轴之间的机械比计算机械系统的位置输出。在一个实例中，此算法使用齿轮比(gear ratio)关系计算机电系统的最终输出级的位置，该机电系统可以是任何使用齿轮传动系以将旋转输入转换为机械输出(例如，线性输出、旋转输出等)的系统。一旦系统已被校准，并且只要各传感器的机械关系保持恒定，此算法便可计算当前位置。

图1示出一个可能的机电致动器(EMA)系统，一般地由10指示。EMA系统10可具有齿轮传动系，该齿轮传动系至少具有第一齿轮、感测第一齿轮的角位置的第一绝对旋转编码器、第二齿轮、以及感测第二齿轮的角位置的第二绝对旋转编码器。图中示出的EMA齿轮传动系10仅用于示例说明的目的，本领域的普通技术人员将理解，在不偏离本教导的范围的情况下，此处描述的感测算法可用于任何具有齿轮传动系、并且更广泛地具有齿轮比的系统。

第一和第二编码器可被设置在EMA系统10中的任意位置处。在一个实例中，第一编码器可被安装在EMA系统10的电动机小齿轮上，第二编码器可被安装在EMA系统10的输出级的附近。第一和第二编码器的输入分别依赖于第一和第二齿轮的相对于第一和第二齿轮的旋转轴的角位置。第一和第二编码器产生与第一和第二齿轮的位置对应的第一和第二输出，并且将这些输出发送到解码器。需要指出在实际中，第一和第二齿轮几乎不具有零分度(zero index)或正时标记(timing mark)，并且非常不可能的是，编码器彼此完全对齐或者与齿轮传动系完全对齐，因此可能存在一些初始误差。这样，作为校准步骤，此算法会产生偏移值以使在初始的开始位置处的编码器的位置为零，并且将该偏移值存储在EMA系统10中。之后，只要编码器不更改相对于第一和第二齿轮的位置，此算法就可确定EMA输出的绝对值。

为了确定EMA齿轮系统10中的行程(stroke)的绝对角位置，来自旋转编码器的第一和第二输出创建EMA系统10的整个行程的唯一组合。基于两个编码器的角位置之间的数学关系、以及第一与第二齿轮之间的齿轮比，解码器产生表示EMA系统10的行程位置的输出。来自旋转编码器的唯一组合确保解码器不会产生错误的位置输出。