CN109217743A - 一种绝对式磁角度编码器输出电压控制系统及方法 - Google Patents

一种绝对式磁角度编码器输出电压控制系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109217743A
CN109217743A CN201811407459.8A CN201811407459A CN109217743A CN 109217743 A CN109217743 A CN 109217743A CN 201811407459 A CN201811407459 A CN 201811407459A CN 109217743 A CN109217743 A CN 109217743A
Authority
CN
China
Prior art keywords
angle
clipping
voltage
angle value
output voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811407459.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109217743B (zh
Inventor
贺杰
彭卓
陈忠志
赵翔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CHENGDU XINJIN ELECTRONIC Co Ltd
Original Assignee
CHENGDU XINJIN ELECTRONIC Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CHENGDU XINJIN ELECTRONIC Co Ltd filed Critical CHENGDU XINJIN ELECTRONIC Co Ltd
Priority to CN201811407459.8A priority Critical patent/CN109217743B/zh
Publication of CN109217743A publication Critical patent/CN109217743A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109217743B publication Critical patent/CN109217743B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/18—Estimation of position or speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/14—Estimation or adaptation of motor parameters, e.g. rotor time constant, flux, speed, current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2203/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the means for detecting the position of the rotor
    • H02P2203/03—Determination of the rotor position, e.g. initial rotor position, during standstill or low speed operation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种绝对式磁角度编码器输出电压控制系统及方法，本发明在常规的角度检测、相位映射的基础上，增加了角度限幅和电压缩放的功能，能够根据寄存器配置的角度范围映射到满伏的电压输出，同时还能对满伏电压进行限幅，最后得到需要的输出结果；本发明具有规模小，功耗低，控制简单，角度限幅和电压限幅范围均能灵活配置等特点。同时本发明的相位检测器可实现任意输入精度的运算处理，运算结果精度高，实现简单，面积功耗小；角度和电压限幅配置灵活，可以构造出多种范围的输出电压。

Description

一种绝对式磁角度编码器输出电压控制系统及方法
技术领域
本发明涉及电机控制电路领域，具体涉及一种绝对式磁角度编码器输出电压控制系统及方法。
背景技术
在目前的工业应用中的测速、计数、测角位移和直线位移等方面，磁角度编码器采用磁电式设计，通过磁感应器件、利用磁场的变化来产生和提供转子的绝对位置，利用磁器件代替了传统的码盘，更具抗震、耐腐蚀、耐污染、性能可靠、精度高、结构更简单的优点，因此得到了越来越广泛的应用。
磁角度编码器分为绝对式和增量式两种，常见的绝对式角度编码器的角度和输出电压成正比例关系，如图1所示。
然而，在当前工业控制技术需求越来越多，功能越来越复杂的发展趋势下，单纯的基于正比例控制关系的电压控制已经不能很好的满足用户的需求，需要在原来的技术基础上改进，得倒更复杂更灵活的控制方式。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种绝对式磁角度编码器输出电压控制系统及方法。该系统及方法在常规的角度检测、相位映射的基础上，增加了角度限幅和电压缩放的功能，能够根据寄存器配置的角度范围映射到满伏的电压输出，同时还能对满伏电压进行限幅，最后得到需要的输出结果。
本发明通过下述技术方案实现：
一种绝对式磁角度编码器输出电压控制系统，该系统包括：相位检测器、数字滤波器以及角度处理电路；
所述相位检测器，对输入的水平方向和垂直方向的磁场强度进行处理得到当前转子对应的角度值；
所述数字滤波器，对相位检测器得到的角度值进行平滑滤波；
所述角度处理电路，对经数字滤波器滤波后的角度值进行0点变换，根据输出端的需要对变换后的角度值进行限幅和缩放，并映射到对应的电压上输出。
进一步，所述角度处理电路包括角度0点模块、角度限幅模块、电压限幅模块。
进一步，所述角度0点模块，用于将平滑滤波后的角度值进行0点变换，得到新的角度，令0点对应的角度为θ，输入角度为α则变换后的角度值β为：0点变换后的角度值依次通过所述角度限幅模块和所述电压限幅模块，根据输出端的需要对变换后的角度值进行限幅和缩放，并映射到对应的电压上输出。
进一步，所述限幅的角度为θmax，则受到输出限制的角度范围为λ＝(360-θmax)。
进一步，所述相位检测器根据水平方向和垂直方向的磁场强度，采用CORDIC计算方法得到当前转子转动的角度值。
另一方面，本发明还提出了一种绝对式磁角度编码器输出电压控制方法，该方法包括以下步骤：
通过相位检测器对输入的水平方向和垂直方向的磁场强度进行处理得到当前转子对应的角度值；
相位检测器得到的角度值送入数字滤波器进行平滑滤波；
采用角度处理电路对经数字滤波器滤波后的角度值进行0点变换，根据输出端的需要对变换后的角度值进行限幅和缩放，并映射到对应的电压上输出。
进一步，所述角度处理电路包括角度0点模块、角度限幅模块、电压限幅模块。
进一步，所述角度0点模块，用于将平滑滤波后的角度值进行0点变换，得到新的角度，令0点对应的角度为θ，输入角度为α则变换后的角度值β为：0点变换后的角度值依次通过所述角度限幅模块和所述电压限幅模块，所述角度限幅模块和所述电压限幅模块根据输出端的需要对变换后的角度值进行限幅和缩放，并映射到对应的电压上输出。
进一步，所述限幅的角度为θmax，则受到输出限制的角度范围为λ＝(360-θmax)。
进一步，所述相位检测器根据水平方向和垂直方向的磁场强度，采用CORDIC计算方法得到当前转子转动的角度值。
本发明具有如下的优点和有益效果：
本发明在常规的角度检测、相位映射的基础上，增加了角度限幅和电压缩放的功能，能够根据寄存器配置的角度范围映射到满伏的电压输出，同时还能对满伏电压进行限幅，最后得到需要的输出结果；本发明具有规模小，功耗低，控制简单，角度限幅和电压限幅范围均能灵活配置等特点。同时本发明的相位检测器可实现任意输入精度的运算处理，运算结果精度高，实现简单，面积功耗小；角度和电压限幅配置灵活，可以构造出多种范围的输出电压。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为现有的绝对式角度编码器的角度和输出电压关系图。
图2为本发明的系统结构框图。
图3为本发明的平滑滤波数字实现图。
图4为本发明角度限幅后的绝对式角度编码器的角度和输出电压关系图。
图5为本发明电压限幅后的绝对式角度编码器的角度和输出电压关系图。
图6为本发明角度限幅和电压限幅后的绝对式角度编码器的角度和输出电压关系图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图2所示，本实施例提供了一种绝对式磁角度编码器输出电压控制系统，该控制系统包括：相位检测器、数字滤波器以及角度处理电路。
水平和垂直两个方向的磁场强度经过模数转换后送入相位检测器，相位检测器内部通过CORDIC算法得到当前转子转动的角度值，该算法支持任意精度的整数和小数位数据输入，并按配置工作在符号时钟下或者系统时钟下。
相位检测器估计出的角度送入数字滤波器中进行平滑滤波，以过滤掉突发噪声的干扰。平滑滤波的处理公式为：
y(n)＝αx(n)+(1-α)y(n-1)
其中，α为寄存器配置的介于0～1之间的常数，x(n)为当前时刻输入值，y(n)为当前时刻输出值，y(n-1)为上一时刻输出值。
数字实现方式如图3所示，其中S表示符号延迟，代表新的数据到来时才进行的运算；D表示时钟延迟，代表系统时钟下的运算。由上图可知，在新的数据到来后，一共需要2个系统时钟完成计算，这就要求x(n)的更新频率至少为2个系统时钟一次。从实际运用上看，角度更新频率是远远低于系统时钟频率的，所以该条件很容易满足。
平滑滤波后的角度根据寄存器配置的0点做一次变换，得到新的角度值。令0点对应的角度为θ，输入角度为α则变换后的角度值β为：
经过0点变换后的角度值依次通过所述角度限幅模块和所述电压限幅模块，所述角度限幅模块和所述电压限幅模块根据输出端的需要对变换后的角度值进行限幅和缩放，并映射到对应的电压上输出，包括以下三种情况：
a，仅进行角度限幅
变换后的角度值与寄存器配置的角度限幅范围比较，会得到角度限幅后的输出曲线。限幅的角度值记为θmax，令λ＝(360-θmax)，即为受到输出限制的角度范围(分为最高电压限制和最低电压限制两部分)。其对应的模拟电压输出如图4所示。
b，仅进行电压限幅
根据寄存器配置的电压限幅范围，输出电压的范围会限制在一个范围VDD1～VDD2。其对应的模拟电压输出如图5所示。
c，进行角度限幅和电压限幅
角度范围会限制在0°～θmax，输出电压的范围会限制在VDD1～VDD2，角度限幅后的输出根据需要进行电压限幅处理，其对应的模拟电压输出如图6所示。
以上角度限幅和电压限幅过程中，可以通过VDD1、VDD2和λ的值联立求解一次函数y＝kx+b中的k和b。k和b带回到函数中，再根据不同的x(角度)值得到电压限幅后的输出y，得到最终输出的电压值。可以看到，经过角度限幅或电压限幅的电压输出曲线的斜率，和未经过任何特殊处理的电压输出曲线斜率是不同的。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种绝对式磁角度编码器输出电压控制系统，其特征在于，该系统包括：相位检测器、数字滤波器以及角度处理电路；
所述相位检测器，对输入的水平方向和垂直方向的磁场强度进行处理得到当前转子对应的角度值；
所述数字滤波器，对相位检测器得到的角度值进行平滑滤波；
所述角度处理电路，对经数字滤波器滤波后的角度值进行0点变换，根据输出端的需要对变换后的角度值进行限幅和缩放，并映射到对应的电压上输出。
2.根据权利要求1所述的一种绝对式磁角度编码器输出电压控制系统，其特征在于，所述角度处理电路包括角度0点模块、角度限幅模块、电压限幅模块。
3.根据权利要求2所述的一种绝对式磁角度编码器输出电压控制系统，其特征在于，所述角度0点模块，用于将平滑滤波后的角度值进行0点变换，得到新的角度，令0点对应的角度为θ，输入角度为α则变换后的角度值β为：0点变换后的角度值依次通过所述角度限幅模块和所述电压限幅模块，所述角度限幅模块和所述电压限幅模块根据输出端的需要对变换后的角度值进行限幅和缩放，并映射到对应的电压上输出。
4.根据权利要求3任一项所述的一种绝对式磁角度编码器输出电压控制系统，其特征在于，所述限幅的角度为θmax，则受到输出限制的角度范围为λ＝(360-θmax)。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种绝对式磁角度编码器输出电压控制系统，其特征在于，所述相位检测器根据水平方向和垂直方向的磁场强度，采用CORDIC计算方法得到当前转子转动的角度值。
6.一种绝对式磁角度编码器输出电压控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
通过相位检测器对输入的水平方向和垂直方向的磁场强度进行处理得到当前转子对应的角度值；
相位检测器得到的角度值送入数字滤波器进行平滑滤波；
采用角度处理电路对经数字滤波器滤波后的角度值进行0点变换，根据输出端的需要对变换后的角度值进行限幅和缩放，并映射到对应的电压上输出。
7.根据权利要求6所述的一种绝对式磁角度编码器输出电压控制方法，其特征在于，所述角度处理电路包括角度0点模块、角度限幅模块、电压限幅模块。
8.根据权利要求7所述的一种绝对式磁角度编码器输出电压控制方法，其特征在于，所述角度0点模块，用于将平滑滤波后的角度值进行0点变换，得到新的角度，令0点对应的角度为θ，输入角度为α则变换后的角度值β为：0点变换后的角度值依次通过所述角度限幅模块和所述电压限幅模块，所述角度限幅模块和所述电压限幅模块根据输出端的需要对变换后的角度值进行限幅和缩放，并映射到对应的电压上输出。
9.根据权利要求8任一项所述的一种绝对式磁角度编码器输出电压控制方法，其特征在于，所述限幅的角度为θmax，则受到输出限制的角度范围为λ＝(360-θmax)。
10.根据权利要求6-9任一项所述的一种绝对式磁角度编码器输出电压控制方法，其特征在于，所述相位检测器根据水平方向和垂直方向的磁场强度，采用CORDIC计算方法得到当前转子转动的角度值。
CN201811407459.8A 2018-11-23 2018-11-23 一种绝对式磁角度编码器输出电压控制系统及方法 Active CN109217743B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811407459.8A CN109217743B (zh) 2018-11-23 2018-11-23 一种绝对式磁角度编码器输出电压控制系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811407459.8A CN109217743B (zh) 2018-11-23 2018-11-23 一种绝对式磁角度编码器输出电压控制系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109217743A true CN109217743A (zh) 2019-01-15
CN109217743B CN109217743B (zh) 2020-12-22

Family

ID=64993622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811407459.8A Active CN109217743B (zh) 2018-11-23 2018-11-23 一种绝对式磁角度编码器输出电压控制系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109217743B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102066879A (zh) * 2008-06-20 2011-05-18 谐波传动系统有限公司 磁编码器及致动器
CN103269198A (zh) * 2013-05-17 2013-08-28 浙江大学 一种基于编码器自动调零的永磁同步电机控制方法及系统
CN103344267A (zh) * 2013-07-04 2013-10-09 上海衡拓液压控制技术有限公司 光电编码器的模拟信号转换模块
CN104995486A (zh) * 2013-02-26 2015-10-21 斯凯孚公司 角度传感器、轴承单元、电机、控制系统及误差检验系统
CN108106646A (zh) * 2017-12-11 2018-06-01 连云港杰瑞电子有限公司 一种反射式绝对值光电编码器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102066879A (zh) * 2008-06-20 2011-05-18 谐波传动系统有限公司 磁编码器及致动器
CN104995486A (zh) * 2013-02-26 2015-10-21 斯凯孚公司 角度传感器、轴承单元、电机、控制系统及误差检验系统
CN103269198A (zh) * 2013-05-17 2013-08-28 浙江大学 一种基于编码器自动调零的永磁同步电机控制方法及系统
CN103344267A (zh) * 2013-07-04 2013-10-09 上海衡拓液压控制技术有限公司 光电编码器的模拟信号转换模块
CN108106646A (zh) * 2017-12-11 2018-06-01 连云港杰瑞电子有限公司 一种反射式绝对值光电编码器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
尉易庆: "基于LabVIEW的多传感器调理电路测试系统的设计与实现", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（信息科技辑）》 *
王爽等: "基于CORDIC算法的高分辨率磁编码器设计", 《微电机》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109217743B (zh) 2020-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106197484B (zh) 一种正余弦编码器高精度信号处理系统
CN102111158B (zh) 对位置传感器的正余弦信号细分和数据编码的装置及实现方法
CN107332565A (zh) 基于dsadc的旋变软件解码系统及其方法
CN106773897B (zh) 一种绝对编码器信号转换为增量编码器信号的方法
CN108871181B (zh) 一种多对极磁电编码器动态多窗口区间预测角度细分方法
CN201858990U (zh) 对位置传感器的正余弦信号细分和数据编码的装置
CN107863913A (zh) 一种旋转变压器的解码方法和系统
CN104167874A (zh) 一种带有编码器功能的伺服电机及其位置检测方法
CN106441081A (zh) 无转子绕组的时栅角位移传感器
CN100462686C (zh) 一种自整角机/旋转变压器-模拟直流电压转换方法
CN109506680A (zh) 一种绝对式磁角度编码器数字实现架构
CN103036572A (zh) 一种用于双通道旋转变压器的解码器及其解码方法
CN109714059B (zh) 正余弦磁编码器的解码方法和系统
CN102879017B (zh) 双速轴角数字转换器粗精组合系统
CN101599738A (zh) 三相交流电动机pwm控制的通用脉宽占空比确定方法
CN105259409B (zh) 一种基于过零时域特性的电力信号频率计算方法
CN109217743A (zh) 一种绝对式磁角度编码器输出电压控制系统及方法
CN104898521A (zh) 一种用于电机控制的微控制器
CN110133316B (zh) 一种光电编码器精密测速系统及方法
CN107643091A (zh) 确定正交脉冲的旋转方向和有效转变的方法
CN104135284B (zh) 一种鉴相方法、装置，以及锁相方法和锁相环
CN204555993U (zh) 转角位置检测装置
CN111475773B (zh) 基于有理拟合的复数模值和相角计算方法、装置及系统
CN104682818A (zh) 一种基于cordic反正切算法的旋转变压测角系统
CN103337997A (zh) 一种电动汽车用永磁同步电机矢量控制系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant