CN106849813A - 一种应用于电动舵机的霍尔电流传感器零位校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用于电动舵机的霍尔电流传感器零位校正方法，包含：S1、电动舵机采用位置环控制器和电流环控制器构成双闭环控制系统；S2、在电动舵机的双闭环控制系统的初始上电时刻，采集霍尔电流传感器的单位时间内的采样电流平均值，即为霍尔电流传感器的零位；S3、在电动舵机的双闭环控制系统的工作过程中，霍尔电流传感器实时采集伺服电机的母线电流，计算当前采样值与零位的差值，即为当前伺服电机所消耗的实际电流值，将其引入电流环控制器解算，完成闭环控制。本发明能有效解决电流环霍尔电流传感器的零位偏移问题，确保霍尔电流传感器电流采样的准确性，提高电动舵机的电流闭环控制精度。

Description

一种应用于电动舵机的霍尔电流传感器零位校正方法

技术领域

本发明涉及一种霍尔电流传感器的零位校正方法，具体是指一种应用于电动舵机电流环的霍尔电流传感器零位校正方法，属于电动舵机系统控制技术领域。

背景技术

电动舵机是导弹飞行控制系统的执行机构，其作用是根据控制信号的要求操纵舵面偏转，产生操纵力矩，控制导弹飞行。电动舵机采用位置环、电流环双闭环控制。为了提高控制品质精度，需要精确测量电动舵机的电流值，通常采用霍尔电流传感器检测伺服电机的母线电流。由于霍尔电流传感器的产品内部为半导体器件，各元器件参数会受时间及温度的影响而发生变化，使得霍尔电流传感器的零点发生偏移。影响霍尔电流传感器零点输出的主要因素有霍尔元件不等电势漂移、输入失调电压漂移、剩磁、地磁影响等。而零位偏移会降低电动舵机电流环的控制精度，甚至在小电流输出的情况下，起不到有效的电流环控制作用。

为了解决上述的霍尔电流传感器零位偏移带来的精度问题，目前的方法都是从提高霍尔电流传感器的零位精度方面着手，需要花费大量的时间和成本，但都没有从霍尔电流传感器的应用角度寻求相应的解决方法。因此，目前亟需提出一种操作简便的零位校正方法，对电动舵机电流环的霍尔电流传感器零位偏移进行有效修正。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于电动舵机的霍尔电流传感器零位校正方法，有效解决电流环霍尔电流传感器的零位偏移问题，确保霍尔电流传感器电流采样的准确性，提高电动舵机的电流闭环控制精度。

为实现上述目的，本发明提供一种应用于电动舵机的霍尔电流传感器零位校正方法，包含以下步骤：

S1、电动舵机采用位置环控制器和电流环控制器构成双闭环控制系统；其中，采用霍尔电流传感器采集伺服电机的母线电流；

S2、获取霍尔电流传感器的零位：在电动舵机的双闭环控制系统的初始上电时刻，其无控制输出，且伺服电机的母线电流为零；此时采集霍尔电流传感器的单位时间内的采样电流平均值，其即为霍尔电流传感器的零位；

S3、对霍尔电流传感器的零位进行校正：在电动舵机的双闭环控制系统的工作过程中，伺服电机转动，霍尔电流传感器实时采集伺服电机的母线电流，并计算当前采样值与零位的差值，其即为当前伺服电机所消耗的实际电流值，将该实际电流值引入电流环控制器解算，完成闭环控制。

所述的S2中，霍尔电流传感器的零位I₀为：

I₀＝I_A+I_B+I_C+I_D；

其中，I_A表示霍尔电流传感器的不等位电势漂移零位；I_B表示输入失调电压漂移零位；I_C表示剩磁零位；I_D表示地磁影响零位。

进一步，在电动舵机的双闭环控制系统的工作过程中，霍尔电流传感器零位保持不变。

所述的S3中，当前伺服电机所消耗的实际电流值I_out为：

I_out＝I_in-I₀；

其中，I_in代表霍尔电流传感器的当前采样值；I₀代表霍尔电流传感器的零位；I_out代表当前伺服电机所消耗的实际电流值，并将其引入电流环控制器解算，完成闭环控制。

综上所述，本发明所提供的应用于电动舵机的霍尔电流传感器零位校正方法，能在不对现有的霍尔电流传感器进行改进的基础上，仅通过控制算法即可解决电流环霍尔电流传感器的零位偏移问题，确保霍尔电流传感器电流采样的准确性，保证伺服电机的电流闭环控制精度，非常适用于导弹等短时工作制的电动舵机。

附图说明

图1为本发明中的应用于电动舵机的霍尔电流传感器零位校正方法的示意图；

图2为本发明中的电动舵机双闭环控制回路的结构示意图。

具体实施方式

以下结合图1和图2，详细说明本发明的一个优选实施例。

如图1所示，为本发明所提供的应用于电动舵机的霍尔电流传感器零位校正方法，包含以下步骤：

S1、如图2所示，电动舵机采用位置环控制器和电流环控制器构成双闭环控制系统；其中，采用霍尔电流传感器采集伺服电机的母线电流；

S2、获取霍尔电流传感器的零位：在电动舵机的双闭环控制系统的初始上电时刻，其无控制输出，且伺服电机的母线电流为零；此时采集霍尔电流传感器的单位时间内的采样电流平均值，其即为霍尔电流传感器的零位；

S3、对霍尔电流传感器的零位进行校正：在电动舵机的双闭环控制系统的工作过程中，伺服电机转动，霍尔电流传感器实时采集伺服电机的母线电流，并计算当前采样值与零位的差值，其即为当前伺服电机所消耗的实际电流值，将该实际电流值引入电流环控制器解算，完成闭环控制。

所述的S2中，霍尔电流传感器的零位I₀为：

I₀＝I_A+I_B+I_C+I_D；

其中，I_A表示霍尔电流传感器的不等位电势漂移零位；I_B表示输入失调电压漂移零位；I_C表示剩磁零位；I_D表示地磁影响零位。

因为霍尔电流传感器的不等位电势漂移主要受温度影响，而输入失调电压漂移主要随着时间变长会逐渐增大；又由于导弹的电动舵机采用短时工作制，其工作时间只有数十至数百秒，并且霍尔电流传感器在电动舵机内部能受到良好的热防护，使得霍尔电流传感器在工作过程中温升不甚明显；所以能够认为霍尔电流传感器的不等位电势漂移和输入失调电压漂移均保持不变。另外，剩磁主要因为集磁环具有磁滞特性，但是能够在生产时通过严格筛选将剩磁控制在很小的范围内；而地磁的变化对霍尔电流传感器的影响也非常小。综上所述，可以认为导弹的电动舵机在工作时的霍尔电流传感器零位保持不变。

所述的S3中，当前伺服电机所消耗的实际电流值I_out为：

I_out＝I_in-I₀；

其中，I_in代表霍尔电流传感器的当前采样值；I₀代表霍尔电流传感器的零位；I_out代表当前伺服电机所消耗的实际电流值，并将其引入电流环控制器解算，完成闭环控制。

综上所述，本发明所提供的应用于电动舵机的霍尔电流传感器零位校正方法，能在不对现有的霍尔电流传感器进行改进的基础上，仅通过控制算法即可解决电流环霍尔电流传感器的零位偏移问题，确保霍尔电流传感器电流采样的准确性，保证伺服电机的电流闭环控制精度，非常适用于导弹等短时工作制的电动舵机。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (4)

1.一种应用于电动舵机的霍尔电流传感器零位校正方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1、电动舵机采用位置环控制器和电流环控制器构成双闭环控制系统；其中，采用霍尔电流传感器采集伺服电机的母线电流；

S2、获取霍尔电流传感器的零位：在电动舵机的双闭环控制系统的初始上电时刻，其无控制输出，且伺服电机的母线电流为零；此时采集霍尔电流传感器的单位时间内的采样电流平均值，其即为霍尔电流传感器的零位；

S3、对霍尔电流传感器的零位进行校正：在电动舵机的双闭环控制系统的工作过程中，伺服电机转动，霍尔电流传感器实时采集伺服电机的母线电流，并计算当前采样值与零位的差值，其即为当前伺服电机所消耗的实际电流值，将该实际电流值引入电流环控制器解算，完成闭环控制。

2.如权利要求1所述的应用于电动舵机的霍尔电流传感器零位校正方法，其特征在于，所述的S2中，霍尔电流传感器的零位I₀为：

I₀＝I_A+I_B+I_C+I_D；

其中，I_A表示霍尔电流传感器的不等位电势漂移零位；I_B表示输入失调电压漂移零位；I_C表示剩磁零位；I_D表示地磁影响零位。

3.如权利要求2所述的应用于电动舵机的霍尔电流传感器零位校正方法，其特征在于，在电动舵机的双闭环控制系统的工作过程中，霍尔电流传感器零位保持不变。

4.如权利要求3所述的应用于电动舵机的霍尔电流传感器零位校正方法，其特征在于，所述的S3中，当前伺服电机所消耗的实际电流值I_out为：

I_out＝I_in-I₀；

其中，I_in代表霍尔电流传感器的当前采样值；I₀代表霍尔电流传感器的零位；I_out代表当前伺服电机所消耗的实际电流值，并将其引入电流环控制器解算，完成闭环控制。