[发明专利]基于极数查表的角度区间扫描角度值跳点抑制方法及装置

说明书

本发明涉及基于极数查表的角度区间扫描角度值跳点抑制方法及装置，包括：单对极、多对极霍尔传感器对角度值信号进行测量，A/D转换器对霍尔信号进行模数转换，通过计算模块获得单对极角度值θ₁、多对极角度值θ₂；角度值极值区间制表模块依据单对极θ₁、多对极角度值θ₂对多对极极数P_check及区间数Z_check进行制表，通过区间判断模块对当前多对极角度值区间数进行判断，通过区间扫描对比模块对查表区间Z_check以及多对极角度值θ₂所处区间值Z_judge进行对比判断，依据判断结果输出极数调整值P_mod；依据P_mod、P_check进行多对极角度值细分处理，输出高分辨率角度值θ_{duo_org}，本发明能够有效抑制角度值噪声、温度变化等原因造成的多对极角度值跳点问题，提高多对极编码器的可靠性及分辨率。

技术领域

本发明总体上涉及磁电编码器，具体地说，涉及一种用于抑制多对极磁电编码器角度值跳点的方法及装置。

背景技术

磁电编码器具有抗振动、抗腐蚀、抗污染、抗干扰和宽温度的特性，因此，可广泛应用于工业控制、机械制造、船舶、纺织、印刷、航空、航天、雷达、通讯、军工等领域。磁电编码器包括定子、转子、永久磁铁、霍尔传感器和信号处理板。永久磁铁粘接在转子上，霍尔传感器固定在信号处理板上。于是，转子旋转时，永久磁铁同步旋转，在永久磁体与定子的气隙中产生变化的磁场，霍尔传感器将磁场信号转化为电压信号，通过信号处理板进行解算，从而实现角度测量。

例如，图1是多对极磁电编码器的示例性霍尔元件分布图。图中，4个霍尔元件A+、B+、A-、B-，其中单对极霍尔A+、A-围绕着定子的圆周相隔90°分布。在单对极磁钢的作用下，在这2个霍尔元件上产生相位相差90°的电压信号。其中多对极霍尔B+、B-围绕着定子的圆周按照相隔90°除以16(多对极磁钢极对数)再乘以奇数倍的角度分布，以保证多对极编码器俩个霍尔电角度相位相差90°。在多对极磁钢的作用下，在这2个霍尔元件上产生相位相差90°的电压信号，再经过角度值解算处理得到当前单对极角度值与多对极角度值。

然而，由于磁电式角位移传感器角度值的解算是通过模拟信号采集，然后进行数字转化得到的，这种解算过程会引入模数转换过程噪声，以及硬件电路电源噪声，因此在电机转子机械位置不变情况下，解算出的磁电编码器角度值仍然会在一定范围内往复跳动。这种现象会造成磁电编码器过零点位置难以准确判断，过零点时角度值会上一个周期和当前周期角度值往复跳动，致使多对极角度值在过零点位置的角度跳动，致使当前角度位置不能准确判断。

另外，霍尔元件在不同的温度下，其特性会产生变化，会引起磁电编码器测量的结果产生偏移。温度变化条件下，霍尔采集输出的信号值发生了改变，导致单对极角度值θ₁与多对极角度值θ₂产生解算偏差。然而，多对极角度值的细分解算过程依赖着单对极角度值与多对极角度值的映射关系。由于温度变化造成的单对极角度值θ₁与多对极角度值θ₂的偏差值具有随机性以及不一致性，致使单对极角度值θ₁与多对极角度值θ₂的映射关系发生改变，导致多对极角度值θ₂细分过程出现错误，使得细分处理后的多对极角度值θ₃产生角度值跳点。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种方案，旨在消除磁电编码器的跳点误差，使之在常温工作过程中没有角度值跳点，即使温度发生变化，测量结果仍然平滑，提高磁电编码器的测量精度。

本发明是这样构思的：

一种基于极数查表的角度区间扫描角度值跳点抑制方法，包括以下步骤：