CN111106764A - 一种正余弦编码器校正方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及正余弦编码器校正方法和装置，包括：获取电机参数；获取电机慢速运行时的正余弦编码器的正余弦波形；所述电机慢速运行为所述电机转速低于额定转速；根据所述电机慢速运行时的正余弦编码器的正余弦波形，获取正余弦波形每个周期内的最大值与最小值；根据所述正余弦波形每个周期内的最大值与最小值，获取正余弦编码器的比例值与偏移量；根据所述比例值与偏移量，对正余弦编码器进行校正。本发明中，对正余弦编码器的校正均不需要人为操作，可以显著提高校正的效率以及精度。

Description

一种正余弦编码器校正方法和系统
技术领域
本发明涉及编码器校正领域，特别是涉及一种正余弦编码器校正方法和系统。
背景技术
正余弦编码器适用于电机的矢量闭环控制系统，常用于伺服驱动系统、电梯控制等系统，正余弦编码器的精度直接影响矢量闭环控制系统的精度。正余弦编码器能够精确的反应电机的位置和转速，它的正余弦信号通过倍频比同线数的正交脉冲编码器精度可以提高4倍以上。而在正余弦编码器正常工作过程中，难免会因为外界环境的影响而产生偏差，从而使电机非正常运行。因此，需要对处于工作状态下的正余弦编码器进行校准。
现有技术中，通常使用人工来对正余弦编码器进行校准，通过手动控制正余弦编码器运行，读取正余弦编码器的正弦与余弦波形，根据波形来计算正余弦编码器的比例值与偏移量，进而对正余弦编码器进行校正。
由于现有技术中对正余弦编码器的校正均属于人为操作，对比例值与偏移量的计算误差很高。此外，在人工采集正弦与余弦波形时，经常会因为受到干扰，需要重新采集正余弦波形，这样会造成测试时间长，并且会占用人力资源。
因此，目前社会上亟需一种节省时间，并且校正精度高的正余弦编码器校正方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种正余弦编码器校正方法和系统，用于校正处于工作状态下的正余弦编码器，提高校正的速度和精度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种正余弦编码器校正方法，包括：
获取电机参数；
获取电机慢速运行时的正余弦编码器的正余弦波形；所述电机慢速运行为所述电机转速低于额定转速；
根据所述电机慢速运行时的正余弦编码器的正余弦波形，获取正余弦波形每个周期内的最大值与最小值；
根据所述正余弦波形每个周期内的最大值与最小值，获取正余弦编码器的比例值与偏移量；
根据所述比例值与偏移量，对正余弦编码器进行校正。
可选地，所述获取电机参数之前，还包括将正余弦编码器与上位机建立串口通讯。
可选地，所述电机参数包括额定电流、额定功功率、额定电压、额定转速、线绕组电阻、线绕组电感、反电动系数、极对数、额定转矩、最大电流、最大转矩、转子位置补偿角、速度环比例增益、速度积分时间常数、电流环比例增益、电流环积分时间常数。
可选地，所述获取电机慢速运行时的正余弦编码器的正余弦波形包括：
正余弦编码器控制电机慢速运行；
读取正余弦波形。
可选地，所述根据所述正余弦波形每个周期内的最大值与最小值，获取正余弦编码器的比例值与偏移量，包括：
根据所述正余弦波形每个周期内的最大值与最小值，获取所述正余弦波形的最大值的平均值与所述正余弦波形的最小值的平均值；
根据所述最大值的平均值与所述最小值的平均值，计算比例值与偏移量。
可选地，所述根据所述最大值的平均值与所述最小值的平均值，计算比例值与偏移量，具体为
利用公式
Figure BDA0002305986330000021
Figure BDA0002305986330000031
计算所述正余弦编码器的比例值与偏移量；
其中，y为正余弦编码器的给定值，x1为最大值的平均值，x2为最小值的平均值，k为比例值，b为偏移量。
可选地，所述根据所述正余弦波形每个周期内的最大值与最小值，获取所述正余弦波形的最大值的平均值与所述正余弦波形的最小值的平均值，具体为，根据爬山算法计算所述最大值的平均值与所述最小值的平均值。
为实现上述目的，本发明还提供了如下技术方案：
一种正余弦编码器校正系统，包括：
电机参数获取单元，与正余弦编码器连接，用于获取电机参数；
正余弦波形获取单元，与所述电机参数获取单元连接，用于获取电机慢速运行时的正余弦编码器的正余弦波形；
最大值获取单元，与所述正余弦波形获取单元连接，用于根据所述电机慢速运行时的正余弦编码器的正余弦波形，获取正余弦波形每个周期内的最大值；
最小值获取单元，与所述正余弦波形获取单元连接，用于根据所述电机慢速运行时的正余弦编码器的正余弦波形，获取正余弦波形每个周期内的最小值；
比例值获取单元，分别与所述最大值获取单元以及所述最小值获取单元连接，用于根据所述正余弦波形每个周期内的最大值与最小值，获取正余弦编码器的比例值；
偏移量获取单元，分别与所述最大值获取单元以及所述最小值获取单元连接，用于根据所述正余弦波形每个周期内的最大值与最小值，获取正余弦编码器的偏移量；
校正单元，分别与所述比例值获取单元以及所述偏移量获取单元连接，用于根据所述比例值与偏移量，对正余弦编码器进行校正。
可选地，所述正余弦编码器校正系统还包括：
上位机，与正余弦编码器连接，用于接收用户设置的电机参数。
可选地，所述电机参数包括额定电流、额定功功率、额定电压、额定转速、线绕组电阻、线绕组电感、反电动系数、极对数、额定转矩、最大电流、最大转矩、转子位置补偿角、速度环比例增益、速度积分时间常数、电流环比例增益、电流环积分时间常数。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明中，对正余弦编码器的校正均不需要人为操作，可以显著提高校正的效率以及精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明正余弦编码器校正方法的流程图；
图2为本发明正余弦编码器校正系统的结构图；
图3为正余弦波形的波形图。
符号说明：
电机参数获取单元101、正余弦波形获取单元102、最大值获取单元103、最小值获取单元104、比例值获取单元105、偏移量获取单元106、校正单元107。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种正余弦编码器校正方法和系统，用于校正处于工作状态下的正余弦编码器，提高校正的速度和精度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明正余弦编码器校正方法的流程图，如图1所示，本发明正余弦编码器校正方法包括：
步骤1：获取电机参数。所述电机参数包括额定电流、额定功功率、额定电压、额定转速、线绕组电阻、线绕组电感、反电动系数、极对数、额定转矩、最大电流、最大转矩、转子位置补偿角、速度环比例增益、速度积分时间常数、电流环比例增益、电流环积分时间常数。
在步骤1之前，还包括将正余弦编码器与上位机建立串口通讯。
步骤2：获取电机慢速运行时的正余弦编码器的正余弦波形；所述电机慢速运行为所述电机转速低于额定转速。
步骤2具体包括：正余弦编码器控制电机慢速运行；读取正余弦波形。所述正余弦波形如图3所示。
在正余弦编码器与上位机建立串口通讯之后，由上位机通过正余弦编码器控制电机慢速运行。
步骤3：根据所述电机慢速运行时的正余弦编码器的正余弦波形，获取正余弦波形每个周期内的最大值与最小值。在本实施例中，根据爬山算法求得每个周期内的最大值与最小值。
步骤4：根据所述正余弦波形每个周期内的最大值与最小值，获取正余弦编码器的比例值与偏移量。
具体为，根据所述正余弦波形每个周期内的最大值与最小值，获取所述正余弦波形的最大值的平均值与所述正余弦波形的最小值的平均值；
根据所述最大值的平均值与所述最小值的平均值，计算比例值与偏移量。
其中，所述根据所述最大值的平均值与所述最小值的平均值，计算比例值与偏移量具体为利用公式
Figure BDA0002305986330000051
Figure BDA0002305986330000061
计算所述正余弦编码器的比例值与偏移量；
其中，y为正余弦编码器的给定值，x1为最大值的平均值，x2为最小值的平均值，k为比例值，b为偏移量。
步骤4中所述的正余弦编码器的给定值具体为正余弦波形的一个基准值。关于该基准值的选取，本领域的技术人员可以根据实际需要来确定。
步骤5：根据所述比例值与偏移量，对正余弦编码器进行校正。
本发明通过上位机自动获取正余弦波形，在上位机中完成正余弦波形每个周期内的最大值与最小值、以及各平均值的求取，根据各平均值来求得比例值与偏移量，最后根据求得的比例与偏移量校正正余弦编码器。各种数据的处理均在上位机中完成，无需人工处理，可显著提高校正的速度和精度。
为实现上述目的，本发明还提供了如下技术方案：
图2为本发明正余弦编码器校正装置的结构图，如图2所示，本发明正余弦编码器包括电机参数获取单元101、正余弦波形获取单元102、最大值获取单元103、最小值获取单元104、比例值获取单元105、偏移量获取单元106、校正单元107。
所述电机参数获取单元101与正余弦编码器连接，所述电机参数获取单元101用于获取电机参数。所述电机参数包括额定电流、额定功功率、额定电压、额定转速、线绕组电阻、线绕组电感、反电动系数、极对数、额定转矩、最大电流、最大转矩、转子位置补偿角、速度环比例增益、速度积分时间常数、电流环比例增益、电流环积分时间常数。
所述正余弦波形获取单元102与所述电机参数获取单元101连接，所述正余弦波形获取单元102用于获取电机慢速运行时的正余弦编码器的正余弦波形。
所述最大值获取单元103与所述正余弦波形获取单元102连接，所述最大值获取单元103用于根据所述电机慢速运行时的正余弦编码器的正余弦波形，获取正余弦波形每个周期内的最大值。
所述最小值获取单元104与所述正余弦波形获取单元102连接，所述最小值获取单元104用于根据所述电机慢速运行时的正余弦编码器的正余弦波形，获取正余弦波形每个周期内的最小值。
所述比例值获取单元105分别与所述最大值获取单元103以及所述最小值获取单元104连接，所述比例值获取单元105用于根据所述正余弦波形每个周期内的最大值与最小值，获取正余弦编码器的比例值。
所述偏移量获取单元106分别与所述最大值获取单元103以及所述最小值获取单元104连接，所述偏移量获取单元106用于根据所述正余弦波形每个周期内的最大值与最小值，获取正余弦编码器的偏移量。
所述校正单元107分别与所述比例值获取单元105以及所述偏移量获取单元106连接，所述校正单元107用于根据所述比例值与偏移量，对正余弦编码器进行校正。
本发明正余弦编码器校正装置还包括上位机。所述上位机与正余弦编码器连接，所述上位机用于为接收用户设置的电机参数。
基于现有技术，本发明正余弦编码器校正装置与上述正余弦编码器校正方法有益效果相同，在此不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种正余弦编码器校正方法，其特征在于，所述正余弦编码器校正方法包括：
获取电机参数；
获取电机慢速运行时的正余弦编码器的正余弦波形；所述电机慢速运行为所述电机转速低于额定转速；
根据所述电机慢速运行时的正余弦编码器的正余弦波形，获取正余弦波形每个周期内的最大值与最小值；
根据所述正余弦波形每个周期内的最大值与最小值，获取正余弦编码器的比例值与偏移量；
根据所述比例值与偏移量，对正余弦编码器进行校正。
2.根据权利要求1所述的正余弦编码器校正方法，其特征在于，所述获取电机参数之前，还包括将正余弦编码器与上位机建立串口通讯。
3.根据权利要求1所述的正余弦编码器校正方法，其特征在于，所述电机参数包括额定电流、额定功功率、额定电压、额定转速、线绕组电阻、线绕组电感、反电动系数、极对数、额定转矩、最大电流、最大转矩、转子位置补偿角、速度环比例增益、速度积分时间常数、电流环比例增益、电流环积分时间常数。
4.根据权利要求1所述的正余弦编码器校正方法，其特征在于，所述获取电机慢速运行时的正余弦编码器的正余弦波形包括：
正余弦编码器控制电机慢速运行；
读取正余弦波形。
5.根据权利要求1所述的正余弦编码器校正方法，其特征在于，所述根据所述正余弦波形每个周期内的最大值与最小值，获取正余弦编码器的比例值与偏移量，包括：
根据所述正余弦波形每个周期内的最大值与最小值，获取所述正余弦波形的最大值的平均值与所述正余弦波形的最小值的平均值；
根据所述最大值的平均值与所述最小值的平均值，计算比例值与偏移量。
6.根据权利要求5所述的正余弦编码器校正方法，其特征在于，所述根据所述最大值的平均值与所述最小值的平均值，计算比例值与偏移量，具体为利用公式
Figure FDA0002305986320000021
Figure FDA0002305986320000022
计算所述正余弦编码器的比例值与偏移量；
其中，y为正余弦编码器的给定值，x1为最大值的平均值，x2为最小值的平均值，k为比例值，b为偏移量。
7.根据权利要求5所述的正余弦编码器校正方法，其特征在于，所述根据所述正余弦波形每个周期内的最大值与最小值，获取所述正余弦波形的最大值的平均值与所述正余弦波形的最小值的平均值，具体为，根据爬山算法计算所述最大值的平均值与所述最小值的平均值。
8.一种正余弦编码器校正系统，其特征在于，所述正余弦编码器校正系统包括：
电机参数获取单元，与正余弦编码器连接，用于获取电机参数；
正余弦波形获取单元，与所述电机参数获取单元连接，用于获取电机慢速运行时的正余弦编码器的正余弦波形；
最大值获取单元，与所述正余弦波形获取单元连接，用于根据所述电机慢速运行时的正余弦编码器的正余弦波形，获取正余弦波形每个周期内的最大值；
最小值获取单元，与所述正余弦波形获取单元连接，用于根据所述电机慢速运行时的正余弦编码器的正余弦波形，获取正余弦波形每个周期内的最小值；
比例值获取单元，分别与所述最大值获取单元以及所述最小值获取单元连接，用于根据所述正余弦波形每个周期内的最大值与最小值，获取正余弦编码器的比例值；
偏移量获取单元，分别与所述最大值获取单元以及所述最小值获取单元连接，用于根据所述正余弦波形每个周期内的最大值与最小值，获取正余弦编码器的偏移量；
校正单元，分别与所述比例值获取单元以及所述偏移量获取单元连接，用于根据所述比例值与偏移量，对正余弦编码器进行校正。
9.根据权利要求8所述的正余弦编码器校正系统，其特征在于，所述正余弦编码器校正系统还包括：
上位机，与正余弦编码器连接，用于接收用户设置的所电机参数。
10.根据权利要求8和9中任一项所述的正余弦编码器校正系统，其特征在于，所述电机参数包括额定电流、额定功功率、额定电压、额定转速、线绕组电阻、线绕组电感、反电动系数、极对数、额定转矩、最大电流、最大转矩、转子位置补偿角、速度环比例增益、速度积分时间常数、电流环比例增益、电流环积分时间常数。
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