[发明专利]一种位置信号滤波方法及系统

说明书

本发明公开了一种位置信号滤波方法及系统，该方法包括：获取当前控制周期采样得到的转子位置采样值，结合上一控制周期转子位置采样值和这两次采样转子位置的时间间隔计算得到当前电机转子转速，对当前控制周期的电机转子转速进行滤波；基于滤波后电机转子转速和采样时间间隔得到当前控制周期内的转子位置变化量，根据该位置变化量和上一控制周期计算得到的转子位置计算值得到当前控制周期的转子位置计算值；对当前控制周期的转子位置计算值进行闭环校正。本发明既能滤去位置信号中的干扰分量，又能对周期性变化信号进行实时地、准确地控制，提高系统对电机控制的精度和稳定性，改善系统运行性能，放宽了对硬件技术指标的要求，降低了应用成本。

技术领域

本发明涉及一种信号滤波领域，尤其涉及一种用于旋转变压器的位置信号滤波方法及系统。

背景技术

旋转变压器是一种用于测量旋转部件转速和位置的常用装置，其工作时需要匹配合适的解码电路。如图1所示，解码电路给旋转变压器提供一路正弦激励信号，旋转变压器通过磁路耦合输出两路正交的正弦信号，同时旋变转子通过对磁路的调制作用，使旋转变压器输出两路正弦信号，信号幅值随转子位置变化做交替变化。解码芯片是解码电路的主要控制器件，解码芯片根据旋转变压器的激励信号和反馈的两路正弦信号，实时解算出转子的位置。

通常，旋转变压器的转子位置总是从0°至360°周期性变化，如果转速一定，则该位置信号规律为一个三角波，如图2所示。在实际应用过程中，旋转变压器的位置信号总会受到不同模式的干扰，常见的干扰模式有两种：其一，旋转变压器信号受到电磁干扰或机械振动导致信号接触不良，解码得到的位置信号就会在三角波上叠加一些毛刺干扰信号(参见图3)；其二，由于装配误差或机械磨损，导致旋转变压器转子与定子同心度变差，此时转子的调制作用会在三角波上叠加一个与转子极对数相同的周期波形，从而导致解码得到的位置信号在一个基本周期内出现多次波动(参见图4)。另外，还存在其他各种各样的干扰，无论何种干扰模式，都会使解码出的旋转变压器转子位置值与实际位置出现偏差。

在现有技术中，针对非实时性控制系统，可以利用低通滤波器、中值滤波、平均值滤波等方法，在一定程度上消除干扰信号。针对实时控制系统，例如电机驱动控制系统，需要在每个控制周期采样电机转子在特定时刻的位置，位置信号精度越高，对控制越有利。位置信号误差太大，可能会导致系统不稳定。由于位置信号在时刻变化，常规的数字滤波方法难以满足电机驱动控制系统对位置信号的实时性和准确性要求。

当前现有技术主要采取的措施还是直接对硬件进行处理来保证旋转变压器信号的精度，例如采用更高精度的旋转变压器、增加模拟滤波电路、提高机械安装精度、定期检查旋转变压器转子位置等，这些限制因素总体上提高了旋转变压器的使用成本和安装难度，并且仍然不能有效的控制采集的位置信号误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种位置信号滤波方法，该方法既能滤去旋转变压器转子位置信号中含有的干扰分量，又能针对周期性变化信号进行实时地、准确地控制，提高系统对旋转变压器应用过程中各种误差的容忍能力，放宽了对硬件技术指标的要求，降低了应用成本。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种位置信号滤波方法，该方法包括以下步骤：获取当前控制周期采样得到的转子位置采样值，结合上一控制周期转子位置采样值和这两次采样转子位置的时间间隔计算得到当前控制周期的电机转子转速，对所述当前控制周期的电机转子转速进行滤波；基于滤波后电机转子转速和所述采样时间间隔得到当前控制周期内的转子位置变化量，根据所述位置变化量和上一控制周期计算得到的转子位置计算值得到当前控制周期的转子位置计算值；对所述当前控制周期的转子位置计算值进行闭环校正。

优选地，在所述步骤一中，滤去当前控制周期电机转子转速中的高频干扰分量，保留低频分量得到滤波后电机转子转速。