[发明专利]一种适用于便携式转台的控制方法

说明书

本发明公开了一种适用于便携式转台的控制方法，该方法通过电机的正反转带动高精度编码器旋转，获取、分析电机端的霍尔传感器和高精度编码器数据的方式来测量传动死区。通过高精度编码器结合减速比来实时计算电机转子位置，再利用霍尔传感器精确校正电机转子位置，判断电机是否处于传动死区，以在控制中实现死区补偿，该控制方法具有定位工作模式和速度工作模式。在定位控制模式下，本发明在系统精度允许范围内，采用变稳定点的控制算法，实现快速、平稳、精确的定位功能。在速度控制模式下，本发明利用高减速比系统的自身鲁棒性，电机速度环采取差角控制算法，保证系统无论在高速和低速下都能的平稳运行。

技术领域

本发明属于转台控制技术，具体涉及一种适用于便携式转台的控制方法。

背景技术

转台常用于测绘设备中，驱动测绘设备实现高精度的平稳测绘工作。转台的控制的精度通常都是转台设计人员考虑的最为核心的问题之一，由于多级减速器的存在，电机输出端与转台输出端会有很大的死区，这对转台的控制的快速性、稳定性和控制精度有很大的负面影响，现有的转台控制方式较多，例如：

中国专利，公开号CN110544828A，专利名称为《特种设备天线转台双电机控制系统及其方法》，该专利采用的技术方案为：通过两个电机驱动同一个输出轴的方式，使输出轴一直被驱动轴接触状态，消除了死区对控制精度的影响。

中国专利，公开号CN206478215U，专利名称为《一种带有双传动链消隙装置的转台》，该专利采用的技术方案为：通过一个电机驱动两个相同减速器带动同一个输出轴的方式，使输出轴一直被驱动轴接触状态，消除了死区对控制精度的影响。

随着科技的不断进步，一些测绘工作需要在野外进行，因此就需要设计便携式转台，这种便携式转台一般要求其需要具备尺寸小、质量轻、负载能力强、输出力矩大、精度高和成本低等特点。

上述两份专利公开的技术方案虽然都消除了死区对转台控制精度的影响，从而获得很好的控制效果，但是上述两个技术方案的控制方式由于受到便携式转台的尺寸、重量、功耗和成本制约，导致上述方式很难适用于便携式转台，而传统的控制方式在定位工作模式和速度工作模式时均存在缺陷：

1、在定位工作模式时，现有方法由于传动死区的存在，以及系统静摩擦远大于动摩擦特性，导致定位过程难以快速稳定调节。

2、在速度控制模式下，由于传动死区的存在以及系统静摩擦远大于动摩擦，传统方法通过施加与电机转子垂直的电压矢量，并通过调节大小控制电机转子转动，这种方式能够使电机输出很大力矩，但难以保证系统低速下的平稳运行，既增加摩擦阻尼又会增加系统功耗。

发明内容

为了解决现有转台的控制方式很难适用于便携式转台的问题，本发明提供一种适用于便携式转台的控制方法，该控制方法可消除死区对控制精度的影响，从而实现了便携式转台的高精度和快速定位控制，以及速度设定范围宽、速度波动小的速度控制。

本发明的基本设计原理是：

为实现良好的电机磁场定向控制控制，需得到传动死区和电机转子实时位置。通过电机的正反转带动输出轴高精度编码器旋转，获取、分析电机端的霍尔传感器和高精度编码器数据的方式来测量传动死区。通过高精度编码器结合减速比来实时计算电机转子位置，再利用霍尔传感器精确校正电机转子位置的方式来实时精确的确定电机转子位置。通过霍尔传感器和输出轴高精度编码器数据结合减速比，判断电机是否处于传动死区，以在控制中实现死区补偿，该控制方法具有定位工作模式和速度工作模式。

在定位控制模式下，本发明在系统精度允许范围内，采用变稳定点的控制算法，实现快速、平稳、精确的定位功能。

在速度控制模式下，本发明利用高减速比系统的自身鲁棒性，电机速度环采取差角控制算法，保证系统无论在高速和低速下都能的平稳运行。

本发明的具体技术方案是：