CN102332856B - 编码器反馈位置的动态补偿装置及其动态补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明有关于一种编码器反馈位置的动态补偿装置及其动态补偿方法，应用于伺服控制系统的驱动器驱动马达以等速旋转时，由驱动器侦测该编码器的反馈位置，并对该反馈位置提供位置误差的补偿。首先，通过一补偿量计算单元，计算该编码器反馈位置的补偿量。然后，通过一位置区间判断单元，决定该补偿量所在的位置区间。最后，通过一补偿量修正单元，以不同权重方式，修正该补偿量。藉此，以迭代方式累加计算该补偿量，使该驱动器侦测该编码器的反馈位置与理想位置的误差在容许范围内，使提高该编码器反馈位置动态补偿的准确度。

Description

编码器反馈位置的动态补偿装置及其动态补偿方法

技术领域

本发明涉及一种编码器反馈位置的补偿装置及其动态补偿方法，尤指一种编码器反馈位置的动态补偿装置及其动态补偿方法。

背景技术

随着科技不断的进步，精密、快速、高解析和高频宽的系统要求是现今产业界所追求的目标。在许多运用到马达的产品或设备仪器中都需要速度或位置的控制，如光驱、打印机、X-Y平台、机械手臂及半导体制程设备…等。如果控制系统可以把速度及位置控制得相当精确及精密的话，所制作出来的产品或设备仪器的质量与特性也会越好，由此可知精密定位控制对现今科技发展的影响是越来越重要。

在伺服控制系统中，位置与速度控制必须反馈马达位置或速度到驱动器。如果要让控制系统将速度及位置控制的相当精准，我们就需要有一个良好高解析的反馈信号，亦即，需要一个高分辨率的编码器。也就是说，编码器位置分辨率的高低与位置解析的正确性将会影响速度的平稳性与最后定位的精度。

由于编码器所感测出来的信号振幅大小会随着马达转速的不同而有所差异，马达转速慢的时候，传感器所感应出来的信号振幅会比较大，而马达转速快的时候传感器所感应出来的信号振幅会比较小。因此，现有的高解析编码器采用内插(interpolation)技术，利用弦波输出A、B脉冲信号，在比较器前的模拟正弦信号(sine)与余弦(cosine)信号进行内插运算。当编码器转动时利用空间上的A、B相位置交错而在输出脉冲上产生时序上90度的相差，所以可利用A、B两相波形相互间的超前、落后关系来判断正转或反转，以得到任一时刻的绝对位置信息，并获得比传统方波编码器更高的位置分辨率。惟，A相及B相的正弦波信号会因为发光组件或光接收组件、旋转体间的组装误差、或者是长期变化以及温度变化，而使两相的正弦波信号的相位差产生误差，使得原始的正弦信号与余弦信号有可能存在大小、相位以及中心准位的误差，以致使运算得到的内插位置并非完全的线性(亦即，存在相对位置误差)，而造成位置检测精度变差。

因此，如何设计出一种编码器反馈位置的动态补偿装置及其动态补偿方法，能以应用于伺服控制系统的驱动器驱动马达以等速旋转时，由驱动器侦测该编码器的反馈位置，并对该反馈位置提供位置误差的补偿，使提高该编码器反馈位置动态补偿的准确度，乃为本案所欲行克服并加以解决的一大课题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种编码器反馈位置的动态补偿装置，应用于伺服控制系统的驱动器驱动马达以等速旋转时，由驱动器侦测编码器的反馈位置，并对反馈位置提供位置误差的补偿。

编码器反馈位置的动态补偿装置包含补偿量计算单元、位置区间判断单元以及补偿量修正单元。

补偿量计算单元包含第一运算单元以及第二运算单元。第一运算单元接收前置补偿量与脉冲增量，以计算前置补偿量与脉冲增量之和。第二运算单元连接第一运算单元，并接收编码脉冲，以计算前置补偿量与脉冲增量之和并减去编码脉冲的值，产生区间补偿量。

位置区间判断单元连接补偿量计算单元，并接收区间补偿量，根据编码器反馈位置的分辨率，以决定区间补偿量所在的位置区间。

补偿量修正单元连接位置区间判断单元，包含第三运算单元、第四运算单元、第五运算单元、第六运算单元以及第七运算单元。第三运算单元接收第一补偿量、第二补偿量以及权重百分比，以计算第一补偿量与权重百分比的乘积为第一加权补偿量，以及第二补偿量与权重百分比的乘积为第二加权补偿量。第四运算单元接收权重百分比与大小为1的值，以计算大小为1的值减去权重百分比为辅助权重百分比。第五运算单元连接第四运算单元，接收辅助权重百分比与对应于第一补偿量与第二补偿量所在的位置区间的反馈补偿量，以计算反馈补偿量与辅助权重百分比的乘积为反馈加权补偿量。第六运算单元分别连接第三运算单元与第五运算单元，接收第一加权补偿量、第二加权补偿量以及反馈加权补偿量，以计算第一加权补偿量与反馈加权补偿量之和为第一合成补偿量，以及第二加权补偿量与反馈加权补偿量之和为第二合成补偿量。第七运算单元连接第六运算单元，接收第一合成补偿量、第二合成补偿量以及初始补偿量，以分别计算第一合成补偿量减去初始补偿量为第一修正补偿量，以及第二合成补偿量减去初始补偿量为第二修正补偿量。

藉此，以迭代方式累加计算第一修正补偿量与第二修正补偿量，使驱动器侦测编码器的反馈位置与理想位置的误差在容许范围内，使提高编码器反馈位置动态补偿的准确度。

所述的编码器反馈位置的动态补偿装置，其中，该第一运算单元与该第二运算单元分别为一加减法运算器。

所述的编码器反馈位置的动态补偿装置，其中，该第三运算单元与该第五运算单元分别为一乘法运算器。

所述的编码器反馈位置的动态补偿装置，其中，该第四运算单元、该第六运算单元以及该第七运算单元分别为一加减法运算器。

所述的编码器反馈位置的动态补偿装置，其中，该脉冲增量为该理想上的反馈脉冲在每一该时间区间的反馈脉冲差。

所述的编码器反馈位置的动态补偿装置，其中，该编码脉冲为在该时间区间内，该编码器所产生的位置补偿量。

所述的编码器反馈位置的动态补偿装置，其中，该第一补偿量与该第二补偿量为该区间补偿量所对应的位置区间上的原始补偿量。

所述的编码器反馈位置的动态补偿装置，其中，该区间补偿量与该区间补偿量所对应的位置，可建立为一补偿表。

所述的编码器反馈位置的动态补偿装置，其中，该权重百分比为经验法则得之。

所述的编码器反馈位置的动态补偿装置，其中，该权重百分比大于该辅助权重百分比。

为了解决上述问题，本发明提供一种编码器的反馈位置动态补偿方法，应用于伺服控制系统的驱动器驱动马达以等速旋转时，由驱动器侦测编码器的反馈位置，并对反馈位置提供位置误差的补偿。

编码器的反馈位置动态补偿方法的步骤包含：(a)根据该编码器的位置，获得一实际反馈脉冲；(b)比较该实际反馈脉冲与一理想反馈脉冲以计算所需修正的一反馈补偿量；(c)判断该反馈补偿量所对应的位置区间；及(d)以加权方式对该反馈补偿量进行修正。

所述的反馈位置动态补偿方法，其中，在步骤(b)中，该理想反馈脉冲根据马达以等速旋转情况求得。

所述的反馈位置动态补偿方法，其中，在步骤(d)中，以较大权重百分比计算原补偿表的该补偿量，而以较小权重百分比计算所需修正的该反馈补偿量。

为了能更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。

附图说明

图1是本发明编码器反馈位置的动态补偿装置的方块示意图；

图2A是本发明一补偿量计算单元的方块示意图；

图2B是本发明该补偿量计算单元计算补偿量的曲线图；

图3是本发明一补偿量修正单元的方块示意图；

图4A是本发明该补偿量修正单元进行补偿量修正的第一状态示意图；

图4B是本发明该补偿量修正单元进行补偿量修正的第二状态示意图；

图4C是本发明该补偿量修正单元进行补偿量修正的第三状态示意图；

图4D是本发明该补偿量修正单元进行补偿量修正的第四状态示意图；

图5A是本发明该补偿量修正单元所产生的动态修正补偿量与离线补偿量的比较波形图(未删除偏移量)；

图5B是本发明该补偿量修正单元所产生的动态修正补偿量与离线补偿量的比较波形图(删除偏移量)；

图5C是本发明该补偿量修正单元所产生不同权重百分比的动态修正补偿量与离线补偿量的比较波形图(删除偏移量)；及

图6是本发明该编码器的反馈位置动态补偿方法的流程图。

其中，附图标记：

〔本发明〕

10    补偿量计算单元    308    第六运算单元

102        第一运算单元        310               第七运算单元

104        第二运算单元        P(n)              第一补偿量

Pc(m-1)    前置补偿量          P(n+1)            第二补偿量

X(m)       编码脉冲            W％               权重百分比

Pref       脉冲增量            Pw(n)             第一加权补偿量

Pc(m)      区间补偿量          Pw(n+1)           第二加权补偿量

Lp1        第一反馈脉冲曲线    Wa％              辅助权重百分比

Lp2        第二反馈脉冲曲线    Pc(n:n+1)         反馈补偿量

Pt1        第一反馈脉冲        Pca(n:n+1)        反馈加权补偿量

Pt2        第二反馈脉冲        Pwca(n)           第一合成补偿量

Pt3        第三反馈脉冲        Pwca(n+1)         第二合成补偿量

20         位置区间判断单元    P(1)              初始补偿量

30         补偿量修正单元      Pm(n)             第一修正补偿量

302        第三运算单元        Pm(n+1)           第二修正补偿量

304        第四运算单元        S100～S400        步骤

306        第五运算单元

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而所附附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。

兹有关本发明的技术内容及详细说明，配合图式说明如下：

请参见图1，为本发明编码器反馈位置的动态补偿装置的方块示意图。一种编码器反馈位置的动态补偿装置，应用于伺服控制系统的驱动器驱动马达以等速旋转时，由驱动器侦测该编码器的反馈位置，并对该反馈位置提供位置误差的补偿。该编码器反馈位置的动态补偿装置主要包含一补偿量计算单元10、一位置区间判断单元20以及一补偿量修正单元30。此外，该位置区间判断单元20连接该补偿量计算单元10，并且该补偿量修正单元30连接该位置区间判断单元20。

配合参见图2A，为本发明一补偿量计算单元的方块示意图。该补偿量计算单元10包含一第一运算单元102以及一第二运算单元104。其中，该第一运算单元102以及该第二运算单元104分别为一加减法运算器。该第一运算单元102接收一前置补偿量Pc(m-1)与一脉冲增量Pref，以计算该前置补偿量Pc(m-1)与该脉冲增量Pref之和。该第二运算单元104连接该第一运算单元102，并接收一编码脉冲X(m)，以计算该前置补偿量Pc(m-1)与该脉冲增量Pref之和并减去该编码脉冲X(m)的值，产生一区间补偿量Pc(m)。其中，该编码脉冲X(m)为在时间区间内，该编码器所产生的位置补偿量。至于该补偿量计算单元10更详细的操作说明，请参见后文。

配合参见图2B，为本发明该补偿量计算单元计算补偿量的曲线图。在此实施例中，以马达在等速旋转过程，取得三个该编码器的反馈位置与对应的补偿量为例加以说明。在实际的操作上，根据该些反馈位置与对应的补偿量以动态建立该编码器反馈位置的一补偿表(compensation table)。当马达在等速旋转的情况下，理想上的反馈脉冲会如同第一反馈脉冲曲线Lp1，是一条等斜率的直线。并且，在每一时间上，可对应得到该理想的反馈脉冲，例如，在t1时，可得到一第一反馈脉冲Pt1；在t2时，可得到一第二反馈脉冲Pt2；在t3时，可得到一第三反馈脉冲Pt3…依此类推。此外，因为时间区间固定，所以可以利用斜率算出每个时间区间在理想操作时应该产生的该脉冲增量Pref。然而，因为所采用的模拟正弦信号(sine)与余弦(cosine)信号存在着信号的非理想，所以实际上该编码器的位置反馈脉冲为一第二反馈脉冲曲线Lp2。若该编码器在时间区间t0～t1内产生一第一编码脉冲X(1)，则在该第一反馈脉冲Pt1上所得到一第一前置补偿量Pc(1)等于该脉冲增量Pref减去该第一编码脉冲X(1)，亦即Pc(1)＝Pref-X(1)。若在时间区间t1～t2内产生一第二编码脉冲X(2)，则在该第二反馈脉冲Pt2上所得到一第二前置补偿量Pc(2)等于该脉冲增量Pref减去该第二编码脉冲X(2)再加上该第一前置补偿量Pc(1)。也就是计算第二前置补偿量Pc(2)时，需累积该第一前置补偿量Pc(1)，亦即Pc(2)＝Pc(1)+Pref-X(2)。同样地，若在时间区间t2～t3内产生一第三编码脉冲X(3)，则在该第三反馈脉冲Pt3上所得到一第三前置补偿量Pc(3)等于该脉冲增量Pref减去该第三编码脉冲X(3)再加上该第二前置补偿量Pc(2)。也就是计算第三前置补偿量Pc(3)时，需累积该第二前置补偿量Pc(2)，亦即Pc(3)＝Pc(2)+Pref-X(3)。依此类推，若在时间区间t(m-1)～t(m)内产生一第m编码脉冲X(m)，则在一第m反馈脉冲Pt(m)上所得到一第m前置补偿量Pc(m)等于该脉冲增量Pref减去该第m编码脉冲X(m)，亦即Pc(m)＝Pref-X(m)再加上该第m-1前置补偿量Pc(m-1)。也就是计算第m前置补偿量Pc(m)时，需累积该第m-1前置补偿量Pc(m-1)，亦即Pc(m)＝Pc(m-1)+Pref-X(m)。其中，该脉冲增量Pref为该理想上的反馈脉冲在每一该固定时间区间的反馈脉冲差(参见该第一反馈脉冲曲线Lp1)，亦即，Pref＝Pt1-Pt0＝Pt2-Pt1＝Pt3-Pt2。因此，可在马达等速旋转过程得到多点的修正量，例如上述的(Pt1，Pc(1))、(Pt2，Pc(2))、(Pt3，Pc(3))、…、(Pt(m)，Pc(m))，该些反馈脉冲与对应的该些前置补偿量用来动态建立该编码器反馈位置的该补偿表(compensation table)，用以修正不同反馈位置的脉冲偏差。

此外，该位置区间判断单元20连接该补偿量计算单元10，并接收该区间补偿量Pc(m)，根据该编码器的反馈脉冲分辨率，以决定该区间补偿量Pc(m)所在的指定位置区间。

此外，该补偿量修正单元30连接该位置区间判断单元20。配合参见图3，为本发明该补偿量修正单元的方块示意图。该补偿量修正单元30包含一第三运算单元302、一第四运算单元304、一第五运算单元306、一第六运算单元308以及一第七运算单元310。其中该第三运算单元302与该第五运算单元306分别为一乘法运算器；而该第四运算单元304、该第六运算单元308以及该第七运算单元310分别为一加减法运算器。

该第三运算单元302接收一第一补偿量P(n)、一第二补偿量P(n+1)以及一权重百分比W％，以计算该第一补偿量P(n)与该权重百分比W％的乘积为一第一加权补偿量Pw(n)，以及该第二补偿量P(n+1)与该权重百分比W％的乘积为一第二加权补偿量Pw(n+1)。亦即，Pw(n)＝P(n)×W％；Pw(n+1)＝P(n+1)×W％。其中，该其中该第一补偿量P(n)与该第二补偿量P(n+1)为该区间补偿量Pc(m)所对应的位置区间上的原始补偿量。该第四运算单元304接收该权重百分比W％与一大小为1的值，以计算该大小为1的值减去该权重百分比W％为一辅助权重百分比Wa％。亦即，Wa％＝(1-W％)。值得一提，利用该权重百分比W％与该辅助权重百分比Wa％的不同权重方式，进行补偿量的计算，亦即，以权重比例较大方式计算该补偿表上的补偿量，而以权重比例较小的方式计算所需修正的该位置补偿量，以分别累加该补偿表的反馈脉冲位置上所对应的补偿量。该权重百分比W％大于该辅助权重百分比Wa％。其中该权重百分比为经验法则得之。

该第五运算单元306连接该第四运算单元304，接收该辅助权重百分比Wa％与对应于该第一补偿量P(n)与该第二补偿量P(n+1)所在的位置区间的一反馈补偿量Pc(n:n+1)，以计算该反馈补偿量Pc(n:n+1)与辅助权重百分比Wa％的乘积为一反馈加权补偿量Pca(n:n+1)。亦即，Pca(n:n+1)＝Pc(n:n+1)×Wa％。该第六运算单元308分别连接该第三运算单元302与该第五运算单元306，接收该第一加权补偿量Pw(n)、该第二加权补偿量Pw(n+1)以及该反馈加权补偿量Pca(n:n+1)，以计算该第一加权补偿量Pw(n)与该反馈加权补偿量Pca(n:n+1)之和为一第一合成补偿量Pwca(n)，以及该第二加权补偿量Pw(n+1)与该反馈加权补偿量Pca(n:n+1)之和为一第二合成补偿量Pwca(n+1)。亦即，Pwca(n)＝Pw(n)+Pca(n:n+1)；Pwca(n+1)＝Pw(n+1)+Pca(n:n+1)。该第七运算单元310连接该第六运算单元308，接收该第一合成补偿量Pwca(n)、该第二合成补偿量Pwca(n+1)以及一初始补偿量P(1)，以分别计算该第一合成补偿量Pwca(n)减去该初始补偿量P(1)为一第一修正补偿量Pm(n)，以及该第二合成补偿量Pwca(n+1)减去该初始补偿量P(1)为一第二修正补偿量Pm(n+1)。亦即，Pm(n)＝Pwca(n)-P(1)；Pm(n+1)＝Pwca(n+1)-P(1)。

如此，通过该补偿量计算单元10，计算该编码器反馈位置的补偿量，亦即得到该区间补偿量Pc(m)；通过该位置区间判断单元20，决定该区间补偿量Pc(m)所在的位置区间，亦即得到该反馈补偿量Pc(n:n+1)；以及通过该补偿量修正单元30，以不同权重方式(该权重百分比W％与该辅助权重百分比Wa％)，修正该反馈补偿量Pc(n:n+1)，亦即得到该第一修正补偿量Pm(n)与该第二修正补偿量Pm(n+1)。藉此，以渐近的方式迭代累加计算该第一修正补偿量Pm(n)与该第二修正补偿量Pm(n+1)，而非直接将该反馈补偿量Pc(n:n+1)取代原本该第一补偿量P(n)与该第二补偿量P(n+1)，如此，将使该驱动器侦测该编码器的反馈位置与理想位置的误差在容许范围内，使提高该编码器反馈位置动态补偿的准确度。

根据前文所述，该补偿量修正单元30所输出的该第一修正补偿量Pm(n)与该第二修正补偿量Pm(n+1)计算如下：

Pm(n)＝P(n)×W％+Pc(n:n+1)×(1-W％)-P(1)；    (第1式)

Pm(n+1)＝P(n+1)×W％+Pc(n:n+1)×(1-W％)-P(1)；(第2式)

其中，n为反馈位置索引，即P(n＝1)表示第一反馈脉冲Pt1的补偿量，同理P(n＝2)表示第二反馈脉冲Pt2的补偿量…依此类推。该反馈补偿量Pc(n:n+1)表示落在第n个反馈脉冲Pt(n)与第n+1个反馈脉冲Pt(n+1)间的补偿量大小。故此，此补偿表的补偿量修正方式为对原补偿表的该补偿量提供加权的计算。并且，以原本在补偿表上的该第一补偿量P(n)与该第二补偿量P(n+1)采以较大权重百分比计算，亦即，以该权重百分比W％计算；而对该反馈补偿量Pc(n:n+1)采以较小权重百分比计算，亦即，以该辅助权重百分比Wa％计算。如此，当修正的次数愈多，补偿表的补偿量愈趋近正确的补偿量。至于该补偿量修正单元30以不同权重方式修正该反馈补偿量，进行该补偿表的更新计算，将在下文举例说明。

假设，该编码器反馈位置的动态补偿装置的反馈脉冲补偿周期为20,000刻度。并且，以0刻度为起始反馈脉冲Pt0，并且，反馈脉冲的区间为625刻度，因此，可得到该些反馈脉冲的序列，亦即，该第一反馈脉冲Pt1为625刻度、该第二反馈脉冲Pt2为1,250刻度、该第三反馈脉冲Pt3为1,875刻度…，依此类推，使该一完整的补偿周期的最大反馈脉冲数量为32，因为20,000/625＝32，但不以此为限。其中，该最大反馈脉冲数量根据该反馈脉冲的区间大小而决定，亦即，当该反馈脉冲的区间减小(即提高补偿分辨率)，将使该最大反馈脉冲数量增加。以此例而言，若该反馈脉冲的区间为125刻度，则该最大反馈脉冲数量将增加为160。此外，在此范例中，该权重百分比W％设定为80％予以说明，亦即，该辅助权重百分比Wa％为20％。

假设，在该第一反馈脉冲Pt1、该第二反馈脉冲Pt2以及该第三反馈脉冲Pt3的原补偿量分别为0，0，480(其余的反馈位置，即Pt4～Pt32的原补偿量皆为0)。因此，该补偿表的初始状态(#0)如表一所示(配合参见图4A，为本发明该补偿量修正单元进行补偿量修正的第一状态示意图)：

表一

状态#0	起始反馈脉冲Pt0	第一反馈脉冲Pt1	第二反馈脉冲Pt2	第三反馈脉冲Pt3	...	第32反馈脉冲Pt32
							补偿量	0	0	0	480	...	0

假设该编码器侦测一反馈脉冲在该第一反馈脉冲Pt1与该第二反馈脉冲Pt2之间(即625刻度与1,250刻度之间)，且此反馈补偿量Pc(n:n+1)为1,200，因此，根据上述的第1式与第2式的更新计算方式，可得：

该第一反馈脉冲Pt1所对应的该第一修正补偿量Pm(n)为：0*0.8+1,200*(1-0.8)＝240；

该第二反馈脉冲Pt2所对应的该第二修正补偿量Pm(n+1)为：0*0.8+1,200*(1-0.8)＝240。

也就是说，大小为1,200的该反馈补偿量Pc(n:n+1)并非直接取代原本补偿表的该第一补偿量P(n)与该第二补偿量P(n+1)，而是以不同权重方式(该权重百分比W％与该辅助权重百分比Wa％)，修正该反馈补偿量Pc(n:n+1)，亦即得到该第一修正补偿量Pm(n)与该第二修正补偿量Pm(n+1)，以分别取代所对应的反馈脉冲上的补偿量值，因此，在本例中，修正后的该第一反馈脉冲Pt1与该第二反馈脉冲Pt2的补偿量值分别增加为240。该补偿表的第一次修正状态(#1)如表二所示(配合参见图4B，为本发明该补偿量修正单元进行补偿量修正的第二状态示意图)：

表二

状态#1	起始反馈脉冲Pt0	第一反馈脉冲Pt1	第二反馈脉冲Pt2	第三反馈脉冲Pt3	...	第32反馈脉冲Pt32
							补偿量	0	240	240	480	...	0

接着，又若有一反馈脉冲在该第一反馈脉冲Pt1与该第二反馈脉冲Pt2之间(即625刻度与1,250刻度之间)，且此反馈补偿量Pc(n:n+1)为1,000，因此，根据上述的第1式与第2式的更新计算方式，可得：

该第一反馈脉冲Pt1所对应的该第一修正补偿量Pm(n)为：240*0.8+1,000*(1-0.8)＝392；

该第二反馈脉冲Pt2所对应的该第二修正补偿量Pm(n+1)为：240*0.8+1,000*(1-0.8)＝392。因此，在本例中，修正后的该第一反馈脉冲Pt1与该第二反馈脉冲Pt2的补偿量值分别累加为392。该补偿表的第二次修正状态(#2)如表三所示(配合参见图4C，为本发明该补偿量修正单元进行补偿量修正的第三状态示意图)：

表三

状态

起始反馈脉

第一反馈脉

第二反馈脉

第三反馈脉

...

第32反馈脉

#2	冲Pt0	冲Pt1	冲Pt2	冲Pt3		冲Pt32
							补偿量	0	392	392	480	...	0

接着，又若有一反馈脉冲在该第二反馈脉冲Pt2与该第三反馈脉冲Pt3之间(即1,250刻度与1,875刻度之间)，反馈补偿量Pc(n:n+1)为1,000，因此，根据上述的第1式与第2式的更新计算方式，可得：

该第二反馈脉冲Pt2所对应的该第一修正补偿量Pm(n)为：392*0.8+1,000*(1-0.8)＝513.6；

该第三反馈脉冲Pt3所对应的该第二修正补偿量Pm(n+1)为：480*0.8+1,000*(1-0.8)＝584。因此，在本例中，修正后的该第二反馈脉冲Pt2与该第三反馈脉冲Pt3的补偿量值分别累加为513.6与584。该补偿表的第三次修正状态(#3)如表四所示(配合参见图4D，为本发明该补偿量修正单元进行补偿量修正的第四状态示意图)：

表四

状态#3	起始反馈脉冲Pt0	第一反馈脉冲Pt1	第二反馈脉冲Pt2	第三反馈脉冲Pt3	...	第32反馈脉冲Pt32
							补偿量	0	392	513.6	584	...	0

故此，通过对该补偿表的补偿量采以提供加权的计算，以动态在线(on-line)的方式渐近地对原补偿表的补偿量进行修正，至终将使得每一反馈脉冲Pt0～Pt32上所对应的反馈脉冲的误差收敛至容许范围内，使提高该编码器反馈位置动态补偿的准确度。值得一提，在本例中，由于该反馈脉冲补偿周期为20,000刻度，因此，第32反馈脉冲Pt32的下一个反馈脉冲(即第33反馈脉冲Pt33)的补偿量，将采用该起始反馈脉冲Pt0的补偿量；而第32反馈脉冲Pt32的下两个反馈脉冲(即第34反馈脉冲Pt34)的补偿量，将采用该第一反馈脉冲Pt1的补偿量…，依此类推，使该编码器转一圈所产生完整反馈脉冲的补偿量修正，可以用该20,000刻度反馈脉冲的补偿量以周期性的方式予以修正。

此外，参见图5A，为本发明该补偿量修正单元所产生的动态修正补偿量与离线补偿量的比较波形图(未删除偏移量)。其中，该补偿量修正单元30的权重百分比W％为80％。该图的横坐标为反馈脉冲；纵坐标为补偿量。图中所示分别为动态在线(on-line)仿真结果与离线(off-line)仿真结果的两条曲线。并且，该横坐标的模拟反馈脉冲区间为0刻度到20,000刻度。值得一提，该动态在线(on-line)曲线与该离线(off-line)曲线间差距一个偏移量(offset)。因此，在图5A中(未删除偏移量)，该第一修正补偿量Pm(n)与该第二修正补偿量Pm(n+1)的动态在线(on-line)计算如下：

Pm(n)＝P(n)×W％+Pc(n:n+1)×(1-W％)；    (第3式)

Pm(n+1)＝P(n+1)×W％+Pc(n:n+1)×(1-W％)；(第4式)

分别比较第3式与第1式，以及第4式与第2式的差异在于该初始补偿量P(1)的大小。因此，若于第3式与第4式分别减去该初始补偿量P(1)，亦即每一反馈脉冲的补偿量皆减去该初始补偿量P(1)的大小，则可得到如图5B所示的波形图，其中，该图5B，为本发明该补偿量修正单元所产生的动态修正补偿量与离线补偿量的比较波形图(删除偏移量)。由图5B可明显地看出，动态在线(on-line)仿真结果与离线(off-line)模拟结果的偏移量变小，并且，该动态在线(on-line)的该起始反馈脉冲Pt0与该第32反馈脉冲Pt32的补偿量接近零。

此外，可调整该权重百分比W％的大小，如图5C所示，为本发明该补偿量修正单元所产生不同权重百分比的动态修正补偿量与离线补偿量的比较波形图(删除偏移量)，其中该些动态在线(on-line)曲线的权重百分比W％分别设定为80％、90％、95％以及99％加以模拟。由图5C可明显地看出，当该权重百分比W％越大时，该动态在线(on-line)曲线更接近该离线(off-line)曲线，可得到更精确的反馈位置动态补偿。

请参见图6，为本发明该编码器的反馈位置动态补偿方法的流程图。该编码器的反馈位置动态补偿方法的步骤如下。首先，根据该编码器的位置，获得一实际反馈脉冲(S100)。然后，比较该实际反馈脉冲与一理想反馈脉冲以计算所需修正的一反馈补偿量(S200)。其中，该理想反馈脉冲根据马达以等速旋转情况求得。然后，判断该反馈补偿量所对应的位置区间(S300)。最后，以加权方式对该反馈补偿量进行修正(S400)。其中，以较大权重百分比计算原补偿表的该补偿量，而以较小权重百分比计算所需修正的该反馈补偿量，以分别累加该补偿表的反馈脉冲位置上所对应的补偿量。

综上所述，本发明具有以下的优点：

1、该编码器反馈位置的动态补偿装置操作在当该马达以等速旋转时，即可进行编码器反馈位置的校正；

2、经过动态在线(on-line)校正后，可重新修正反馈位置的正确性；

3、无需其它特殊设备与软件，只需要一台驱动器即可完成该编码器反馈位置的动态在线补偿，因此，客户将能够自行完成校正操作；

4、相较于离线(off-line)校正方式，动态在线(on-line)校正，可省时与便利，只需要修改程序中的算法即可，而无需修改硬件电路，大大地增加系统弹性，同时也达到降低成本的目标；

5、只需编码器正确安装上马达，当驱动器驱动马达时，由驱动器收集编码器的位置数据，通过算法则，得到位置的补偿量，该补偿量可回填到编码器的补偿表；及

6、该反馈补偿数据不受限仅可存放于编码器，也可以填在驱动器，即便编码器不支持位置补偿功能，驱动器仍可独自进行。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种编码器反馈位置的动态补偿装置，应用于伺服控制系统的驱动器驱动马达以等速旋转时，由驱动器侦测该编码器的反馈位置，并对该反馈位置提供位置误差的补偿；其特征在于，该编码器反馈位置的动态补偿装置包含：

一补偿量计算单元，包含：

一第一运算单元，接收一前置补偿量与一脉冲增量，以计算该前置补偿量与该脉冲增量之和；及

一第二运算单元，连接该第一运算单元，并接收一编码脉冲，以计算该前置补偿量与该脉冲增量之和并减去该编码脉冲之值，产生一区间补偿量；

一位置区间判断单元，连接该补偿量计算单元，并接收该区间补偿量，根据该编码器反馈位置的分辨率，以决定该区间补偿量所在的位置区间；及

一补偿量修正单元，连接该位置区间判断单元，包含：

一第三运算单元，接收一第一补偿量、一第二补偿量以及一权重百分比，以计算该第一补偿量与该权重百分比的乘积为一第一加权补偿量，以及该第二补偿量与该权重百分比的乘积为一第二加权补偿量；

一第四运算单元，接收该权重百分比与一大小为1的值，以计算该大小为1的值减去该权重百分比为一辅助权重百分比；

一第五运算单元，连接该第四运算单元，接收该辅助权重百分比与对应于该第一补偿量与该第二补偿量所在的位置区间的一反馈补偿量，以计算该反馈补偿量与该辅助权重百分比的乘积为一反馈加权补偿量；

一第六运算单元，分别连接该第三运算单元与该第五运算单元，接收该第一加权补偿量、该第二加权补偿量以及该反馈加权补偿量，以计算该第一加权补偿量与该反馈加权补偿量之和为一第一合成补偿量，以及该第二加权补偿量与该反馈加权补偿量之和为一第二合成补偿量；及

一第七运算单元，连接该第六运算单元，接收该第一合成补偿量、该第二合成补偿量以及一初始补偿量，以分别计算该第一合成补偿量减去该初始补偿量为一第一修正补偿量，以及该第二合成补偿量减去该初始补偿量为一第二修正补偿量；

藉此，以迭代方式累加计算该第一修正补偿量与该第二修正补偿量，使该驱动器侦测该编码器的反馈位置与理想位置的误差在容许范围内，使提高该编码器反馈位置动态补偿的准确度。

2.根据权利要求1所述的编码器反馈位置的动态补偿装置，其特征在于，该第一运算单元与该第二运算单元分别为一加减法运算器。

3.根据权利要求1所述的编码器反馈位置的动态补偿装置，其特征在于，该第三运算单元与该第五运算单元分别为一乘法运算器。

4.根据权利要求1所述的编码器反馈位置的动态补偿装置，其特征在于，该第四运算单元、该第六运算单元以及该第七运算单元分别为一加减法运算器。

5.根据权利要求1所述的编码器反馈位置的动态补偿装置，其特征在于，该脉冲增量为该理想上的反馈脉冲在每一时间区间的反馈脉冲差。

6.根据权利要求1所述的编码器反馈位置的动态补偿装置，其特征在于，该编码脉冲为在每一时间区间内，该编码器所产生对应的位置补偿量。

7.根据权利要求1所述的编码器反馈位置的动态补偿装置，其特征在于，该第一补偿量与该第二补偿量为该区间补偿量所对应的位置区间上的原始补偿量。

8.根据权利要求1所述的编码器反馈位置的动态补偿装置，其特征在于，该区间补偿量与该区间补偿量所对应的位置，可建立为一补偿表。

9.根据权利要求1所述的编码器反馈位置的动态补偿装置，其特征在于，该权重百分比为经验法则得之。

10.根据权利要求1所述的编码器反馈位置的动态补偿装置，其特征在于，该权重百分比大于该辅助权重百分比。

11.一种编码器的反馈位置动态补偿方法，应用于伺服控制系统的驱动器驱动马达以等速旋转时，由驱动器侦测该编码器的反馈位置，并对该反馈位置提供位置误差的补偿；其特征在于，该编码器的反馈位置动态补偿方法包含下列步骤：

(a)根据该编码器的位置，获得一实际反馈脉冲；

(b)提供一补偿量计算单元，比较该实际反馈脉冲与一理想反馈脉冲以计算所需修正的一反馈补偿量；

(c)提供一位置区间判断单元，判断该反馈补偿量所对应的位置区间；及

(d)提供一补偿量修正单元，以加权方式对该反馈补偿量进行修正；

其中，该补偿量修正单元包含：

一第三运算单元，接收一第一补偿量、一第二补偿量以及一权重百分比，以计算该第一补偿量与该权重百分比的乘积为一第一加权补偿量，以及该第二补偿量与该权重百分比的乘积为一第二加权补偿量；

一第四运算单元，接收该权重百分比与一大小为1的值，以计算该大小为1的值减去该权重百分比为一辅助权重百分比；

一第五运算单元，连接该第四运算单元，接收该辅助权重百分比与对应于该第一补偿量与该第二补偿量所在的位置区间的该反馈补偿量，以计算该反馈补偿量与该辅助权重百分比的乘积为一反馈加权补偿量；

一第六运算单元，分别连接该第三运算单元与该第五运算单元，接收该第一加权补偿量、该第二加权补偿量以及该反馈加权补偿量，以计算该第一加权补偿量与该反馈加权补偿量之和为一第一合成补偿量，以及该第二加权补偿量与该反馈加权补偿量之和为一第二合成补偿量；及

一第七运算单元，连接该第六运算单元，接收该第一合成补偿量、该第二合成补偿量以及一初始补偿量，以分别计算该第一合成补偿量减去该初始补偿量为一第一修正补偿量，以及该第二合成补偿量减去该初始补偿量为一第二修正补偿量；

藉此，以迭代方式累加计算该第一修正补偿量与该第二修正补偿量，使该驱动器侦测该编码器的反馈位置与理想位置的误差在容许范围内，使提高该编码器反馈位置动态补偿的准确度。

12.根据权利要求11所述的反馈位置动态补偿方法，其特征在于，在步骤(b)中，该理想反馈脉冲根据马达以等速旋转情况求得。

13.根据权利要求11所述的反馈位置动态补偿方法，其特征在于，在步骤(d)中，计算原补偿表的该补偿量的权重百分比大于计算所需修正的该反馈补偿量的权重百分比。

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