[发明专利]一种基于线性霍尔的微纳卫星反作用飞轮测速方法

说明书

本发明是一种基于线性霍尔的微纳卫星反作用飞轮测速方法。本发明涉及反作用飞轮控制技术领域，采集线性霍尔传感器的输出电压信号；根据采集到的霍尔电压值，进行归一化处理；对归一化的霍尔电压值利用间接法求取反正弦，确定角位置；对于每路霍尔信号，根据角位置作差获取飞轮的速度。本发明对三路霍尔输出信号幅值进行“归一化”处理，提高了位置解算精度，本发明实时法不需要存储表格数据，不占用额外的内存，节约了成本，同时也降低了飞轮在轨应用环境的单粒子打翻风险，提高了反作用飞轮控制系统的可靠性。

技术领域

本发明涉及反作用飞轮控制技术领域，是一种基于线性霍尔的微纳卫星反作用飞轮测速方法。

背景技术

线性霍尔传感器通过敏感周围磁场分布情况输出正弦信号形式的电压信号，由于在角度θ∈[0,2π]区间，同一正弦值对应角度θ取值有两个，因此，需要至少使用两个线性霍尔传感器才能实现对位置的检测。

于非等人在磁编码器算法分析与研究中，将事先编写好的反正弦表储存在ROM中,采用查表的方式计算反正弦,直接读取数组中的对应元素进行位置解算。在每个接近两条曲线交叉点的位置,曲线的斜率绝对值明显减小,这将导致正弦表查出的角度值变化间隔变大，位置解算误差变大。除此之外，查表的方式获得转子位置信息的方法，查表操作耗费时间长，实时性差；存储反正弦表还需占用内存资源，若系统内存容量不充足，甚至需要外扩存储器，增加了成本；更重要的是，反正弦表数据存在在轨环境的受单粒子打翻的风险。

此外，由于各个线性霍尔传感器自身差异、放大电路放大倍数差异以及霍尔安装都会导致系统中几个线性霍尔的输出信号幅值不一致。将霍尔输出信号直接进行角度结算，计算结果也会存在误差。

发明内容

本发明为应用线性霍尔传感器实现全速段高精度的微纳卫星反作用飞轮速度测量方法，本发明提供了一种基于线性霍尔的微纳卫星反作用飞轮测速方法，本发明提供了以下技术方案：

一种基于线性霍尔的微纳卫星反作用飞轮测速方法，包括以下步骤：

步骤1：采集线性霍尔传感器的输出电压信号；

步骤2：根据采集到的霍尔电压值，进行归一化处理；

步骤3：对归一化的霍尔电压值利用间接法求取反正弦，确定角位置；

步骤4：对于每路霍尔信号，根据角位置作差获取飞轮的速度。

优选地，所述步骤1具体为：

通过DSP的ADC模块，采集线性霍尔传感器的输出电压信号；线性霍尔输出电压信号为模拟量，通过DSP的ADC模块实现电机的电流采集和三相线性霍尔输出电压信号的采集，经过解码后，得到绕组电流和霍尔输出电压信号。

优选地，所述步骤2具体为：

根据采样得到的几个霍尔电压值，幅值不一致，直接进行角度解算，各路霍尔输出信号幅值相同，归一化通过获取线性霍尔输出正弦信号的最大值和最小值，将霍尔输出信号转化为幅值为1的正弦信号，采集至少一个完整周期霍尔输出信号。

优选地，所述步骤3具体为：

对归一化的霍尔电压值直接取反正弦运算得到角位置，将对反正弦的运算，转化为DSP内部FPU数学库中包含的反正切的运算，根据计算得到的角位置为几何意义上的角位置值，根据霍尔状态判断当前所在的对应区间，根据所在区间将得到的几何意义上的角位置值增加角度偏移量得到物理意义上电机的绝对角位置值；