CN105207545B

CN105207545B - 确定检测器与马达上的点之间的偏移的方法、系统及介质

Info

Publication number: CN105207545B
Application number: CN201510319967.0A
Authority: CN
Inventors: 于尔根·菲舍尔
Original assignee: Nidec Control Techniques Ltd
Current assignee: Nidec Control Techniques Ltd
Priority date: 2014-06-12
Filing date: 2015-06-11
Publication date: 2019-02-22
Anticipated expiration: 2035-06-11
Also published as: GB2527114B; CN105207545A; GB2527114A; US9559621B2; EP2955823A1; GB201410527D0; US20150365027A1

Abstract

本公开内容涉及确定检测器与马达上的点之间的偏移的方法、系统及介质，其中，马达上的该点的移动在至少一个方向上被阻止。具体地，本公开内容涉及一种用于确定与同步马达结合工作的编码器的换向偏移的方法。换向偏移是检测器与马达内的永磁体的北极之间的偏移。该方法包括：设定针对偏移的测试值、基于该测试值引起检测器的移位并且对该移位进行测量。该方法还包括：反复地增大测试值并且针对每个增大后的测试值引起移位并对该移位进行测量，直到确定测试值越过阈值为止。

Description

确定检测器与马达上的点之间的偏移的方法、系统及介质

技术领域

本公开内容涉及用于确定检测器与马达上的点之间的偏移的方法和系统。具体地，但并非限制，本公开内容涉及用于确定与旋转马达或线性马达结合工作的编码器的换向偏移的方法。

背景技术

马达用于给从规模非常小的机器到更大组件诸如电梯(也被称为“升降机”)的大范围的装置的操作提供动力。尤其在需要恒定马达速度的工业应用中使用的最常见形式的马达中之一便是同步马达。同步马达将马达的轴的旋转与用于对马达提供动力的交流电(AC)电力供应的频率同步。

总的来说，同步马达包括定子和转子。定子包括多个线圈或绕组，电流可以被馈送通过线圈或绕组。转子包括至少一对磁体，该磁体可以是电磁体或永磁体。当AC电流被馈送通过定子的绕组时，绕组生成变化磁场。因此，在三相马达中，当三相AC电流的三相分量被馈送通过三个相应的绕组时，在定子中就生成了旋转磁场。在定子中生成的旋转磁场引起转子的旋转，并且当由马达驱动的负载较低时，转子的转速与三相AC电流的频率同步。转子与定子之间的角度产生作为结果的净扭矩，净扭矩指示转子的净旋转移动。

为了使得转子的净旋转移动在任何给定时刻都位于期望方向并且处于期望速度，必须控制转子的净扭矩。电流注入到定子的绕组时相对于转子的磁体的位置和相位会确定定子产生的磁通量的配置。这会影响由转子上的绕组给予的旋转移动，进而又确定对转子施加的净扭矩。

为了确定和控制马达所产生的扭矩，应当确定定子和转子之间的相对位置。只有具有垂直于转子的磁通量的分量的电流会使扭矩施加在转子上。对于具有三个绕组的定子，从组合形式的三个电流得到的电流矢量应当垂直于转子的磁通量以使扭矩最大化；如果相反，电流矢量与磁通量平行，则不会产生扭矩。因此，通过控制供应到定子的电流的相位和定时可以针对同步马达实现最大扭矩。

检测器诸如旋转(或轴角)编码器可以用于提供关于转子相对于定子的位置的信息。旋转编码器以模拟或数字方式对关于轴的相对角度位置或运动的信息进行编码。一种类型的旋转编码器是增量式旋转编码器，其仅在编码器被旋转时提供输出。另一类型的旋转编码器是绝对式编码器，其针对轴的每个不同的角度位置产生唯一代码。

旋转编码器可以包括可旋转圆盘以及一个或更多个发光装置(LED)以及耦合至定子的光电检测器，其中，可旋转圆盘具有多个孔径并且被安装在转子的轴上。从一个或更多个LED发出的光仅在圆盘的对应孔径与给定光电检测器对准时才会被该光电检测器接收到。因此，轴的旋转会使光电检测器接收一系列信号，根据所述一系列信号可以确定转子上的点与定子上的点之间的相对定位。

编码器可以包括例如在电子芯片上的存储器和处理器，以及/或者编码器可以对包括处理器件的另一装置提供反馈。在驱动系统中，控制器或“驱动单元”包括可以从编码器接收信息并且处理信息的处理器。最初，编码器用作下述反馈装置，所述反馈装置使得驱动单元能够使用转子和定子的相对位置来确定要供应到定子绕组的电流的定时、相位和角度。编码器并不总是以预定方式安装在转子的轴上，所以轴上的给定编码器的实际零位与转子相对于定子的零位之间可能存在“换向偏移”角度。例如，可以将换向偏移测量为编码器的零位与转子上的磁体的北极之间的角度。

发明内容

本公开内容公开了一种检测器与马达的转子或轴上的点之间的偏移的方法，其中，马达的转子或轴上的点的移动在至少一个方向上被阻止，所述方法包括进行以下步骤：

a)将针对偏移的测试值设定为第一值；

b)基于测试值引起检测器的移位，并且对移位进行测量；

c)进行以下步骤i)和步骤ii)中的一个步骤：

i)反复地增大测试值并且针对每个增大后的测试值进行步骤b)，直到确定针对测试值测量到的检测器的移位从给定方向越过阈值为止，其中，给定方向是自所述阈值之上或自所述阈值之下；以及确定指示下述测试值的第一越过值，在步骤i)中在测试值处确定检测器的移位越过阈值；以及

ii)反复地减小测试值并且针对每个减小后的测试值进行步骤b)，直到确定针对测试值测量到的检测器的移位从给定方向越过阈值为止；以及确定指示下述测试值的第二越过值，在步骤ii)中在测试值处确定检测器的移位越过阈值；

d)进行步骤i)和步骤ii)中的另一步骤；以及

e)基于第一越过值和第二越过值确定偏移。

本公开内容还公开了一种驱动系统，包括马达和检测器，其中，在检测器与马达的转子或轴上的点之间存在偏移，马达的转子或轴上的点的移动在至少一个方向上被阻止；驱动系统还包括下述控制器，控制器被设置成通过进行上述方法的步骤来确定所述偏移。

本公开内容还公开了一种载有计算机可读指令的计算机可读介质，计算机可读指令被设置成当由处理器执行时使处理器执行上述方法。

本公开内容的一个效果在于提供一种用于确定旋转编码器与马达上的点之间的换向偏移角度的方法，由此使得能够进行更多最优扭矩控制。

本公开内容的另一效果在于在驱动组件期间，不需要耗费时间和精力来将旋转编码器旋转地对准到该旋转编码器要被安装在其上的转子。

本公开内容使得能够在不需要移除负载以及/或者拆卸驱动系统的情况下，对已被移动在已经负载的驱动系统例如包括升降机的驱动系统上或已被配装至上述已经负载的驱动系统的旋转编码器进行校准，而移除负载以及/或者拆卸驱动系统非常困难以及/或者耗费时间。

附图说明

现在参照附图阐述本公开内容的示例，在附图中：

图1示出了驱动系统的图；

图2示出了示例性同步马达的横截面表示；

图3示出了用于实现本文中描述的方法的元件的设备的框图；

图4示出了本文中描述的方法的流程图；

图5示出了例示用于确定偏移的方法的步骤的流程图；

图6示出了例示用于确定针对编码器的移位的阈值的方法的步骤的流程图；

图7示出了例示用于对马达的机械条件进行初始化的方法的步骤的流程图；

图8示出了例示用于确定转子的旋转被阻止的方向的方法的步骤的流程图；

图9示出了本文中描述的方法的第一应用；

图10示出了本文中描述的方法的第二应用；以及

图11示出了本文中描述的方法的第三应用。

在说明书和附图中，类似的附图标记指代类似的部件。

具体实施方式

图1示出了包括马达105的驱动系统100，马达105的转子(未示出)耦接至马达轴110。旋转编码器115安装在轴110上，使得旋转编码器115的一部分随马达105的转子旋转。可以对轴110应用制动件120以阻止轴110的旋转。该制动件可以被设置成阻止轴110(因此还阻止转子)在顺时针方向和逆时针方向两个方向上旋转或者阻止轴110(因此还阻止转子)在上述两个方向中的仅一个方向上旋转。马达105、旋转编码器115以及/或者制动件120耦接至控制器125，控制器125被设置成控制马达105和/或制动件120的操作并且对从旋转编码器115接收的信号进行处理。

图2示出了示例性马达105的横截面表示。马达105包括定子212和转子214。定子212和转子214为环形形状并且彼此同轴，转子214被布置在定子212内。定子212包括多个线圈或绕组216，电流可以被馈送通过线圈或绕组216。转子214包括至少一对永磁体218。

如上文所述，马达105的换向偏移包括编码器115的零位与转子214的磁体的北极比较时的角移位或偏移。可以将编码器115的零位物理地示出为编码器主体上的零标记或者该零位可以是虚拟参考点。

为了提供准确反馈用于在马达105中进行恰当电流控制，优选的是，或者将编码器115的零位与转子214的磁体218的北极物理地对准，或者已知该零位与北极之间的偏移以使得能够对其作出说明。在实际中，将编码器115的零位与转子214的北极对准很困难并且耗时。

图3示出了用于实现本文中描述的方法的元件的设备的框图。控制器125包括微处理器320，微处理器320被设置成执行可以经由输入/输出器件322提供给控制器125的计算机可读指令，输入/输出器件322可以并非限制地被设置成与以下对接：软盘、光盘、USB记忆棒、一个或更多个键盘以及/或者一个或更多个计算机鼠标。微处理器320还可以将指令存储在存储器324例如随机存取存储器中。微处理器320被设置成经由监测器326在输入/输出器件322处输出所执行的程序的结果，以及/或者可以经由网络接口328将这些结果通信至另一装置，网络接口328被设置成将控制器125耦接至通信网络诸如因特网(图3中未示出)。微处理器320还可以被设置成经由网络接口328接收指令和/或数据。

参照图4来阐述用于确定马达105的换向偏移的方法，其中，图4示出了可以被进行以确定换向偏移的方法的步骤。本文中描述的方法的效果之一在于可以在不从马达移除任何负载的情况下确定偏移，在实际中，尤其是对于升降机、吊车、起重机、试验台以及伺服冲床来说，移除负载会非常困难和/或耗时。

在步骤S600中，确定针对编码器115的移位的阈值。以下参照图6描述了步骤S600的细节。

在步骤S800中，确定转子的旋转被阻止的方向。以下参照图8描述步骤S800的细节。

在步骤S700中，进行初始化以使得能够确定初始机械条件。以下参照图7描述步骤S700的细节。

在步骤S500中，确定换向偏移。以下参照图5描述步骤S500的细节。

对本领域技术人员来说会变得明显的是，可以从所描述的方法中省略步骤S600、步骤S700以及步骤S800中的一个或更多个步骤。

图5示出了S500的步骤，进行S500的步骤以确定其转子在至少一个方向上被阻止旋转的马达的换向偏移。

在第一步骤S505中，设定针对偏移的测试值。该测试值表示假定的偏移的值，并且未必恰当。初始测试值是任意的，尽管出于便利起见可以选择值0度。

在之后的步骤S510中，控制器125基于初始测试值确定应当被施加至一个或更多个定子绕组216的一个或更多个电流的特性诸如相位和定时，以在马达105上实现最大扭矩，假设初始测试值恰当并且因此表示换向偏移。控制器125然后将具有给定幅值的一个或更多个电流施加至一个或更多个定子绕组216。当测试值恰当时，所施加的一个或更多个电流会实现最大扭矩；然而，实际上，因为初始测试值不太可能恰当，所以所施加的一个或更多个电流可能不会实现最大扭矩。

作为施加一个或更多个电流的结果，转子214被施加扭矩。因为马达105的转子214(例如通过制动件120以及/或者通过负载-未示出)被阻止旋转，所以转子214保持基本静止。然而，因为通过附接至轴110的制动件120或者通过负载阻止转子旋转，所以尽管轴的被阻止的部分根本不能移动，但是轴的旋转弯曲仍表示施加至转子的扭矩导致轴的其上安装有编码器115的部分发生小的(微小)旋转移动。因此，针对初始测试值施加电流时引起的旋转移动被编码器115测量到并且被传送至控制器125。

在步骤S525中，控制器125反复地增大测试值并且针对每个增大后的测试值进行步骤S510，直到控制器125确定针对该测试值测量到的编码器115的移位从给定方向越过阈值为止。该阈值或者可以是固定的或者可以是在进行S500的步骤之前确定的；例如，可以通过进行S600的步骤来确定该阈值。在其处移位越过阈值的点对应于在其处施加至转子的扭矩为零的点的近似。给定方向可以是或者自阈值之上或者自阈值之下，但是该给定方向在整个S500中应该是同一方向。每当测试值改变时，可以可选地将对编码器115的对应的移位的测量延迟预定时间间隔以使得能够确定编码器115的对应的移位。

因为旋转马达的偏移为角度量，所以将测试值限定为用360度取模，或者等效地限定为用2π弧度取模(或者实际使用对角度位置的任何其他测量，然后可以以取模方式对其进行处理)。因此，例如，测试值450度等同于测试值90度。在下文中，出于便利起见，假设所有测试值在0度至360度的范围内。

在步骤S510中，每个增大后的测试值导致具有不同特性的电流被施加。因为电流的幅值固定，所以电流特性(例如，相位和定时)的变化会导致电流矢量旋转以及因此导致马达105中磁通量与电流之间的角度变化。因此，扭矩会变化，由此引起编码器115相对于其初始位置的不同移位。

在步骤S530中，控制器125确定指示下述测试值的第一越过值，在步骤S525中在该测试值处确定编码器115的移位越过阈值。第一越过值例如可以是阈值被越过之前的最后一个测试值，或者可以是阈值被越过之后的第一个测试值，或者可以是基于第一个测试值和最后一个测试值的组合(例如，第一个测试值与最后一个测试值的平均值(均值))。

在步骤S540中，控制器125反复地减小测试值并且针对每个减小后的测试值进行步骤S510，直到控制器125确定针对该测试值测量到的编码器115的移位再次从给定方向越过阈值为止。

在步骤S545中，控制器125然后确定指示下述测试值的第二越过值，在步骤S540中在该测试值处确定编码器115的移位越过阈值。

可以在进行步骤S525和步骤S530之前进行步骤S540和步骤S545，而不是在进行步骤S525和S530之后进行步骤S540和步骤S545，也就是说，可以首先将测试值反复地减小然后将测试值反复地增大。

在步骤S550中，控制器125基于步骤S530中的第一越过值和步骤S545中的第二越过值来确定偏移。例如，可以将该偏移确定为第一越过值与第二越过值的均值，或者将该偏移确定为第一越过值与第二越过值的加权平均值。在理想条件下，第一越过值会等于第二越过值；然而，由于机械摩擦以及由马达驱动的负载，这两个值并不相等。通过基于这两个值确定偏移，提高了所确定的偏移的准确度。

在图5的方法中，阈值从相同(机械)方向并且在几乎相同机械条件(机械负载、移动起始点、机械摩擦)下但是从两个不同电学方向被越过两次。

作为一种可能性，可以将第一越过值选择为下述测试值：针对该测试值的移位自阈值之上越过阈值，可以将第二越过值选择为下述测试值：针对该测试值的移位随后自阈值之下越过阈值(或者，可以改为将第一越过值选择为下述测试值：针对该测试值的移位自阈值之下越过阈值，可以将第二越过值选择为下述测试值：针对该测试值的移位随后自阈值之上越过阈值)。然而，这样的方法在下述情况中不会产生准确偏移，所述情况为机械条件取决于转子214旋转的方向而不同；例如，仅一个方向上存在负载的情况。

当在步骤S550中确定了偏移的值时，可以将该偏移的值用于校准马达105以及编码器115组件。例如，在步骤S550之后，当编码器115提供关于轴110和定子212的相对位置的信息时，控制器125可以在对当驱动马达105时被馈送进定子绕组216的电流进行确定之前调节所接收的位置信息以补偿换向偏移。

当转子214的旋转在两个方向上被阻止并且在转子214与阻止转子214运动的元件(例如制动件120或变速箱——未示出)之间不存在空隙(也被称为齿隙)时，转子214的移位会主要由于轴110的机械扭矩而产生，并且会仅为很小(例如，大约0.004度)。可以使用的示例编码器包括来自控制技术有限公司的SC.Endat编码器、SC.Hiper编码器以及SC.SSI编码器。

总的来说，所使用的编码器115应该足够灵敏以检测到轴110或转子214的很小的移位。例如，编码器115可以被设置成以增量为转子214的一圈(或一转)的1/65536或更小来测量移位。在编码器115被设置成对由于针对偏移的测试值以无量纲的步进或增量发生增量式变化而导致的移位进行测量，并且换向偏移的特定变化导致针对小于一个步进或增量的移位的情况下，可以使用(在步骤S510中通过改变电流的幅值而实现的)经增大的恒定扭矩来反复测试。编码器115可以记录测量值，或者编码器115可以仅将测试值馈送回微处理器，例如在驱动单元或控制器125内的处理器。驱动单元可以被编程为在特定条件不满足的情况下中止方法S500。例如，在编码器115在任何时间测量到的移位都超过预定值诸如一转的1/16的情况下，驱动单元可以确定马达105未被充分阻止并且可以中止方法以使马达被更大程度地阻止。本文中描述的方法不需要将任何附加测量或处理装备并入马达或驱动系统以对马达或驱动系统进行校准。具体地，传统驱动系统包括可以被编程为进行本文中描述的方法的步骤的处理器。

图6示出了S600的步骤，可以进行S600的步骤以确定在步骤S525和步骤S540中使用的阈值。作为一种可能性，该阈值可以被预先确定：在这种情况下将该阈值选择为足够高以检测到表示编码器115的实际移位的测量到的移位(而不是表示测量噪声的测量到的移位)，并且将该阈值选择为足够低以确保在测量到的移位等于阈值时轴110的转速小于预定速度。

在步骤S605中，设定针对偏移的测试值。在之后的步骤S610中，控制器125基于初始测试值确定应当被施加至一个或更多个定子绕组216的一个或更多个电流的特性诸如相位和定时，以针对给定电流幅值在马达105上实现最大扭矩。控制器125然后将一个或更多个电流施加至一个或更多个定子绕组216，由此引起编码器115的移位。该移位被编码器115测量到并且被传送至控制器125。

在步骤S625中，控制器125然后反复地增大测试值并且针对每个增大后的测试值进行步骤S610，直到测试值达到预定值为止。例如，在初始测试值为0度的情况下，预定值可以是360度，使得全部范围的值被测试。在步骤S625中，可以替选地将测试值反复地减小，并且针对每个减小后的测试值重复步骤S610。然后在步骤S630中确定测量到的移位的最小值和最大值。

在步骤S640中，将阈值计算为在步骤S630中确定的移位的最小值和最大值的平均值。例如，可以将阈值计算为移位的最小值和最大值的均值，或者计算为移位的最小值和最大值的加权平均值。

图7示出了S700的步骤，可以进行S700的步骤以将马达105的机械条件初始化。该初始化的目的在于确保在S500中对偏移的确定总是在相同机械条件下启动，由此提高所确定的偏移的准确度并且确保所获得的结果为可重复的。特定的，在马达的转子被定位成在紧接在发生S500之前的第一越过点或者非常接近该第一越过点并且方法在S500处开始的情况下，当达到第一越过点时才刚好启动方法的事实可能意味着到该时间时不具备足够的时间来确定初始机械条件——由此降低了准确度。

在步骤S705中，设定针对偏移的测试值。在之后的步骤S710中，控制器125基于初始测试值确定应当被施加至一个或更多个定子绕组216的一个或更多个电流的特性诸如相位和定时，以针对给定电流幅值在马达105上实现最大扭矩。控制器125然后将一个或更多个电流施加至一个或更多个定子绕组216，由此引起编码器115的移位。该移位被编码器115测量到并且被传送至控制器125。

在步骤S725中，控制器125反复地增大测试值并且针对每个增大后的测试值进行步骤S710，直到控制器125确定针对该测试值测量到的编码器115的移位从给定方向越过阈值为止。在步骤S725中，可以替选地将测试值反复地减小，并且针对每个减小后的测试值重复步骤S710。

图8示出了S800的步骤，可以进行S800的步骤以在转子的旋转在单个方向上被阻止的情况下确定转子的旋转被阻止的方向。该确定使得能够在转子214在其被阻止的方向上而非在其他方向上旋转的情况下进行初始化步骤S700和偏移确定步骤S500，这是因为转子214在其他方向上旋转会导致转子开始自旋。

在步骤S805中，设定针对偏移的测试值。在之后的步骤S810中，控制器125基于初始测试值确定应当被施加至一个或更多个定子绕组216的一个或更多个电流的特性诸如相位和定时，以针对给定电流幅值在马达105上实现最大扭矩。控制器125然后将一个或更多个电流施加至一个或更多个定子绕组216，由此引起编码器115的移位。该移位被编码器115测量到并且被传送至控制器125。

在步骤S825中，控制器125基于由编码器115测量到的移位来确定转子214被阻止的方向。例如可以通过检查移位是否超过预定阈值来进行该确定以表明转子214并非在其被阻止的方向上旋转。

当进行了步骤S825的确定时，可以选择步骤S505和步骤S705中的初始测试值使得步骤S510和步骤S710中引起的移位位于所确定的转子214的旋转被阻止的方向上。例如，在步骤S805中的测试值产生位于转子214被阻止的方向上的移位的情况下，还可以将该测试值用作步骤S505和步骤S705中的初始测试值。在步骤S805中的测试值产生位于相反方向上的移位的情况下，可以给步骤S505和步骤S705中的初始测试值增加180度来获得步骤S705中的测试值。

图9至图11针对三种相应的不同情形将下述量绘制为时间的函数：施加至一个或更多个绕组216的一个或更多个电流的总和902、微处理器所执行的程序的状态904、针对偏移的测试值906以及编码器115测量到的移位908。在图9至图11的左手侧对应的纵坐标比例分别被标记为K5、K2、K0及K1。

情形1：在无空隙并且转子在两个相反方向上被阻止的情况下进行的偏移确定

图9示出了换向偏移确定方法在下述场景中的应用，所述场景为转子214的旋转在两个相反方向上被阻止并且转子与阻止转子运动的元件之间不存在空隙。

在第一状态1100中，将测试值906设定为任意初始值。施加至一个或更多个绕组216的一个或更多个电流的总和902被逐步地斜坡式升高至预定水平并且编码器115开始移动。施加至一个或更多个绕组216的一个或更多个电流被逐步地斜坡式升高以确保在针对偏移的初始测试值等于或基本等于(恰当)偏移的情况下转子214不会突然移动。

在状态1200中，(在该示例中以每1毫秒0.1度步进)反复增大测试值906，并且移位908以近正弦模式变化。这是洛伦兹定理导致的结果，洛伦兹定理表明扭矩是磁通量与电流的叉积。(在该测试值恰当的情况下)改变针对偏移的测试值906会改变对应当使扭矩最大化的电流特性的计算，所以当施加该电流时，所施加的电流与马达105中的磁通量之间的角度改变。对于固定幅值的电流，扭矩应当随该角度正弦式地变化，因此编码器115的移位也应当随该角度正弦式地变化。在实际中，由于真实世界影响诸如马达105上的负载以及/或者空隙的存在导致编码器115的移位不会完全地随测试值正弦式地变化。

到状态1200结束时，已测试了针对偏移的全部范围的值。因此可以确定移位908的最小值和最大值，并且可以根据S600的步骤确定阈值910。

在状态1300中，再次反复地增大测试值906，并且在状态1300结束时，移位908(自阈值910之下)越过在状态1200中确定的阈值910。到状态1300结束时，因此已根据S700将马达105的机械条件初始化。

在状态1320中，反复地增大测试值906，直到在状态1320结束时移位908再次(自阈值910之下)越过在状态1200中确定的阈值910为止。因此，在状态1320结束时越过阈值对应于步骤S525结束，并且在状态1320结束时的测试值912是步骤S530中的第一越过值。

在状态1400中，反复地减小测试值906，直到在状态1400结束时移位908再次(自阈值910之下)越过在状态1200中确定的阈值910为止。在状态1400结束时越过阈值对应于步骤S540结束，并且在状态1400结束时的测试值914是步骤S545中的第二越过值。

当确定出第一越过值912和第二越过值914时，将偏移916计算为第一越过值与第二越过值的均值。

最后在状态1600中，将施加至一个或更多个绕组216的一个或更多个电流的总和902逐步地斜坡式降低至零。

情形2：在有空隙并且转子在两个相反方向上被阻止的情况下进行的偏移确定

图10示出了换向偏移确定方法在下述场景中的应用，所述场景为转子214的旋转在两个相反方向上被阻止并且转子与阻止转子运动的元件之间存在空隙。

(图10中所示的)情形2中进行的步骤与(图9中所示的)情形1中进行的步骤相同，因此，为了避免重复，省略了对这些步骤的描述。

图10中的绘图类似于图9中的绘图，主要区别在于移位908不以相同方式变化。由于该空隙，转子214在被阻止之前能够一定程度进行移动，所以移位908具有矩形图案并且比图8中所观察到的移位更大。

情形3：在转子在仅一个方向上被阻止的情况下进行的偏移确定

图11示出了换向偏移确定方法在下述场景中的应用，所述场景为转子214的旋转在仅单个方向上被阻止。

在第一状态1500中，将测试值906设定为任意初始值。施加至一个或更多个绕组216的一个或更多个电流的总和902被逐步地斜坡式升高至预定水平并且编码器开始移动。基于编码器115的移位908可以确定转子214在其被阻止的方向上是不移动还是移动(因此仅为轻微移动)，或者确定转子214是否在其未被阻止的方向上移动。在图11的这种情况下，编码器115的移位908较小因此在图11中不能被观察到，从而确定转子214在其被阻止的方向上移动。

在转子214在仅一个方向上被阻止并且在状态1500期间转子214在其未被阻止的方向上移动的情况下，编码器115会发生相当大的移位908。在这种情形下，在(例如，基于预定阈值)确定转子214在其未被阻止的方向上移动时，减小施加至一个或更多个绕组216的一个或更多个电流的总和902以防止转子214继续未被阻止的旋转。

对于测试值906的特定值，电流矢量会与磁通量平行并且在转子214上没有施加扭矩。在这种情况下，编码器115根本不会移动。

在状态1510中，使用与状态1500中相同的初始测试值，这是因为现在已知该测试值会使转子214在其被阻止的方向上旋转。在状态1500的测试值在转子214的旋转未被阻止的方向上产生了移位的情况下，可以给状态1500的测试值增加180度以获得状态1510的初始测试值。反复地增大测试值906，在状态1510结束时，移位908(自预定阈值1110之下)越过预定阈值1110。到状态1510结束时，因此已根据S700将马达的机械条件初始化。

在状态1515中，反复地减小测试值906，直到在状态1515结束时移位908再次(自预定阈值1110之下)越过预定阈值1110为止。状态1515为可选的，并且确保与图9和图10一致，其中S500中的偏移确定以增大测试值906开始。在状态1515开始时从增大测试值改变成减小测试值确保了转子不会在其未被阻止的方向上继续自旋。

在状态1520中，反复地增大测试值906，直到在状态1520结束时移位908再次(自预定阈值1110之下)越过预定阈值1110为止。因此，在状态1520结束时越过阈值对应于步骤S525结束，并且在状态1520结束时的测试值912是步骤S530中的第一越过值。

在状态1530中，反复地减小测试值906，直到在状态1530结束时移位908再次(自预定阈值1110之下)越过预定阈值1110为止。在状态1530结束时越过阈值对应于步骤S540结束，并且在状态1530结束时的测试值914是步骤S545中的第二越过值。

尽管参照旋转同步马达描述了以上内容，然而本文中描述的方法可以由其他类型的马达采用。

尽管参照采用永磁体的同步马达描述了以上内容，然而本文中描述的永磁体可以用电磁体替换。此外，尽管参照旋转马达描述了以上内容，然而本文中描述的方法还可以(连同关联的线性编码器一起)应用于线性马达，其中，角度偏移会改为位置偏移，而扭矩会改为力。

本文中描述的方法可以在计算机可读介质上实施，计算机可读介质可以是非暂态计算机可读介质。计算机可读介质载有计算机可读指令，该计算机可读指令被设置用于在处理器上执行以使处理器执行本文中描述的方法中的任何方法或全部方法。

本文中所使用的术语“计算机可读介质”指代对用于使处理器以特定方式工作的数据和/或指令进行存储的任何介质。这样的存储介质可以包括非易失性介质和/或易失性介质。非易失性介质可以包括例如光盘或磁盘。易失性介质可以包括动态存储器。存储介质的示例形式包括：软盘、软磁盘、硬盘、固态驱动、磁带或任何其他磁学数据存储介质、CD-ROM、任何其他光学数据存储介质、任何具有一种或更多种模式的空穴的物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EPROM、NVRAM以及任何其他存储芯片或盒式磁带。

本公开内容涉及一种用于确定检测器与马达上的点之间的偏移的方法，其中，马达上的该点的移动在至少一个方向上被阻止。具体地，本公开内容涉及一种用于确定与同步马达结合工作的编码器的换向偏移的方法。换向偏移是检测器与马达的磁体的北极之间的偏移。该方法包括：设定针对偏移的测试值、基于该测试值引起检测器的移位并且对该移位进行测量。该方法还包括：反复地增大测试值并且针对每个增大后的测试值引起移位并对该移位进行测量，直到确定测试值越过阈值为止。

作为一种可能性，对于在驱动与变速箱之间存在空隙的系统，施加至定子的电流的幅值可以为使得轴能够进行移动直到变速箱空隙被填满为止，但该幅值不能足够大到能够产生足以使变速箱转动的扭矩。这样的方法使得能够使用仅非常小的电流进行偏移确定。

尽管参照升降机系统描述了以上内容，然而本文中描述的方法可以同样地实现在从非常小的系统到大的工业系统的具有马达的其他类型系统中。

尽管上文提及了特定类型的编码器，然而可以使用可以对转子或轴当被阻止时的移位进行检测和记录的任何编码器。

Claims

1.一种用于确定检测器与马达的转子或轴上的点之间的偏移的方法，其中，所述马达的转子或轴上的所述点的移动在至少一个方向上被阻止，所述方法包括进行以下步骤：

a)将针对所述偏移的测试值设定为第一值；

b)基于所述测试值引起所述检测器的移位，并且对所述移位进行测量；

c)进行以下步骤i)和步骤ii)中的一个步骤：

i)反复地增大所述测试值并且针对每个增大后的测试值进行步骤b)，直到确定针对所述测试值测量到的所述检测器的移位从给定方向越过阈值为止，其中，所述给定方向是自所述阈值之上或自所述阈值之下；以及确定指示下述测试值的第一越过值，在步骤i)中在所述测试值处确定所述检测器的移位越过所述阈值；以及

ii)反复地减小所述测试值并且针对每个减小后的测试值进行步骤b)，直到确定针对所述测试值测量到的所述检测器的移位从所述给定方向越过所述阈值为止；以及确定指示下述测试值的第二越过值，在步骤ii)中在所述测试值处确定所述检测器的移位越过所述阈值；

d)进行步骤i)和步骤ii)中的另一步骤；以及

e)基于所述第一越过值和所述第二越过值确定所述偏移。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在进行步骤a)之前通过进行以下步骤来确定所述阈值：

1)将所述测试值设定为第二值；

2)基于所述测试值引起所述检测器的移位，并且对所述移位进行测量；

3)反复地增大或减小所述测试值，直到所述测试值达到第一预定值为止，并且针对每个增大后的测试值或减小后的测试值进行步骤2)；以及

4)基于所测量到的移位值确定所述阈值。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，步骤4)包括以下步骤：

确定所述移位的最小值和最大值；以及

将所述阈值计算为所述移位的所述最小值与所述最大值的平均值。

4.根据权利要求2或3所述的方法，还包括：在进行步骤a)之前并且在进行步骤4)之后，进行以下步骤：

5)将所述测试值设定为第三值；

6)基于所述测试值引起所述检测器的移位，并且对所述移位进行测量；以及

7)反复地增大或减小所述测试值并且针对每个增大后的测试值或减小后的测试值进行步骤6)，直到确定针对所述测试值测量到的所述检测器的移位从所述给定方向越过所述阈值为止。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：在进行步骤a)之前进行以下步骤：

1)将所述测试值设定为第三值；

2)基于所述测试值引起所述检测器的移位，并且对所述移位进行测量；以及

3)反复地增大或减小所述测试值并且针对每个增大后的测试值或减小后的测试值进行步骤2)，直到确定针对所述测试值测量到的所述检测器的移位从所述给定方向越过所述阈值为止。

6.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，所述马达的转子或轴上的所述点的移动在两个相反方向上被阻止。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述马达的转子或轴上的所述点的移动在单个方向上被阻止，所述方法还包括：在进行步骤a)之前，

1)将所述测试值设定为第四值；

2)基于所述测试值引起所述检测器的移位；以及

3)基于步骤2)中引起的所述移位来确定所述马达的转子或轴上的所述点的移动被阻止的方向，

其中，步骤b)中引起的所述移位位于所确定的所述马达的转子或轴上的所述点的移动被阻止的方向上。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：在进行步骤a)之前并且在进行步骤3)之后，进行以下步骤：

4)将所述测试值设定为第三值；

5)基于所述测试值引起所述检测器的移位，并且对所述移位进行测量；以及

6)反复地增大或减小所述测试值并且针对每个增大后的测试值或减小后的测试值进行步骤5)，直到确定针对所述测试值测量到的所述检测器的移位从所述给定方向越过所述阈值为止。

9.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，所述马达是旋转马达。

10.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，所述马达是线性马达。

11.根据权利要求1至3之一所述的方法，还包括：基于所确定的偏移对所述马达的控制装备进行校准操作。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：在所述校准操作之后操作所述马达。

13.一种驱动系统，包括马达和检测器，其中，在所述检测器与所述马达的转子或轴上的点之间存在偏移，所述马达的转子或轴上的所述点的移动在至少一个方向上被阻止；所述驱动系统还包括下述控制器，所述控制器被设置成通过进行根据权利要求1至12中任一项所述的方法的步骤来确定所述偏移。

14.一种载有计算机可读指令的计算机可读介质，所述计算机可读指令被设置成当由处理器执行时使所述处理器执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法。