[发明专利]基于传感器阵列编码的永磁球形转子区间姿态辨识方法

摘要

本发明涉及一种基于传感器阵列编码的永磁球形转子区间姿态辨识方法，包括传感器阵列的分布模型以及区间划分和区间姿态的辨识方法，其中，(1)传感器阵列的分布模型以及区间划分的方法如下：根据转子磁极的排布规则将转子表面划分若干区间，区间满足条件：所有区间应能够表示转子所有区间姿态，在区间分界线的交点处布置若干线性霍尔传感器；(2)区间姿态的辨识方法：规定转子初始姿态；获取每一种基本区间姿态对应的传感器输出的编码信号和磁场值绝对值信息；计算传感器坐标；扩展到转子任意区间姿态，绘制成表格，得到转子在任意区间姿态下的传感器输出的编码信息和磁场值绝对值信息；在线检测。

主权项

1.一种基于传感器阵列编码的永磁球形转子区间姿态辨识方法，包括传感器阵列的分布模型以及区间划分和区间姿态的辨识方法，其中，(1)传感器阵列的分布模型以及区间划分的方法如下：建立转子模型，根据磁极的磁感应强度以及定子线圈的磁场强度设置适当的线性霍尔传感器预值，预值满足以下关系：B_预≥B_零+B_定B_预为预值磁场，B_零为转子磁极磁场在零点左右浮动的磁场最大值，B_定为定子线圈在转子磁极表面产生的磁场；根据转子磁极的排布规则将转子表面划分若干区间，区间满足条件：所有区间应能够表示转子所有区间姿态，在区间分界线的交点处布置若干线性霍尔传感器，并根据实际情况增加或者减少传感器；(2)区间姿态的辨识方法分为以下几步：第一步：规定转子初始姿态，在球坐标下，沿维度方向为θ方向，沿经线方向为方向，在θ方向和方向设置适当的间隔角度，获取转子表面坐标点集合，并且按照区间分类；以转子滚转、俯仰和偏航三类基本运动得到转子的基本区间姿态；第二步：获取每一种基本区间姿态对应的传感器输出的编码信号和磁场值绝对值信息，包括以下步骤：1)提取对应区间姿态所涉及到的区间内的所有坐标点；2)计算旋转欧拉角，定义欧拉角为绕X轴旋转为α，绕Y轴旋转为β，绕Z轴旋转为γ，计算磁极中心初始坐标点与区间内坐标点的欧拉角关系；计算方法如下：Oⁱ₁＝S(αⁱ，βⁱ，γⁱ)×O₀；i＝1,2,3....n；i为坐标点数量，Oⁱ₁为区间内的第i个坐标点，O₀为磁极中心初始坐标，S为旋转变换矩阵，αⁱ，βⁱ，γⁱ分别为磁极中心相对于区间内的第i个坐标点的旋转欧拉角；3)计算传感器坐标，方法如下：H^k₁＝S(α^i‑，β^i‑，γ^i‑)×H^k₀；k＝1,2,3....m；k为传感器数量，H^k₁为k号传感器旋转变换后的坐标点，H^k₀为k号传感器初始坐标点，S为旋转变换矩阵，α^i‑，β^i‑，γ^i‑分别为传感器的旋转欧拉角，与α，β，γ的关系为：α^i‑＝‑αⁱ，β^i‑＝‑βⁱ，γ^i‑＝‑γⁱ；4)提取对应传感器坐标点的磁场值，与预值进行比较，大于预值输出信号1，小于预值输出信号0，得到一系列编码信号，提取并保存磁场值绝对值远大于零的有效磁场值绝对值；将上述传感器阵列输出的编码信号和磁场值绝对值信息与基本区间姿态一一对应整理为表格；第三步：扩展到转子任意区间姿态，根据第二步得到的表格，分别将N极和S极所对应区间的编码信号和磁场值绝对值依次列出，然后将重复的磁场值绝对值去掉，同时保留下来的磁场值绝对值所对应的传感器输出编码信号进行或运算，其余传感器输出编码信号进行与运算，未涉及到的传感器输出信号不做处理；第四步：将第二步、第三步得到的所有结果进行总结绘制成表格，得到转子在任意区间姿态下的传感器输出的编码信息和磁场值绝对值信息，两者为一一对应的关系；第五步：在线检测时，利用传感器输出的编码信息和磁场值绝对值比较关系，通过查询第四步所制得的表格，估计转子在任意时刻下的区间姿态。