CN111721329B - 一种三霍尔磁电编码器及免反正切计算角度解算方法 - Google Patents

一种三霍尔磁电编码器及免反正切计算角度解算方法 Download PDF

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CN111721329B CN202010630159.7A CN202010630159A CN111721329B CN 111721329 B CN111721329 B CN 111721329B CN 202010630159 A CN202010630159 A CN 202010630159A CN 111721329 B CN111721329 B CN 111721329B
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Abstract

本发明专利涉及一种三霍尔磁电编码器及免反正切计算角度解算方法，属于磁电编码器制造领域。本发明利用三个霍尔空间夹角呈120°分布，采样旋转磁场得到三路相位相差120°的正弦信号，通过三组正弦信号相交得到的线性区域，与同轴旋转的光电编码器角度值进行直接比对查表，得到查表后的磁电编码器角度值，该过程消除了反正切计算的参与过程，提高了角度值的计算速度。

Description

一种三霍尔磁电编码器及免反正切计算角度解算方法
技术领域
本发明专利涉及一种三霍尔磁电编码器及免反正切计算角度解算方法，属于磁电编码器制造领域。
背景技术
编码器用于测量电机转子角度位置，是实现电机控制的核心元件，广泛应用于机械工程、机器人、航空、精密光学仪器等高技术领域，在现代工业中起着至关重要的作用。磁电编码器具有具有结构简单、耐高温、抗油污、抗冲击和体积小、成本低等优点，在小型化和恶劣环境条件的应用场所具有独特优势。
磁电编码器角度值的解算依靠磁场信号的采集，在转子带动旋转作用下，产生空间旋转磁场，霍尔采集空间旋转磁场得到电压信号，通过模数转换模块，得到数字信号，将得到霍尔数字信号进行空间坐标投影得到相位相差90°的正余弦信号，并通过反正切计算得到角度值，反正切计算过程可能出现结果无穷大和分母为0的问题，并且反正切计算过程依赖单片机内的函数计算模块，会占用大量的程序运算时间，导致编码器计算周期加长，不利于角度值的无时滞传输，角度值计算周期的加长，会导致控制系统角度值接收的滞后，导致控制系统响应速度减慢。
针对上述问题，本发明提出了一种三霍尔磁电编码器及免反正切计算角度解算方法，消除角度值解算过程的反正切计算过程，减小角度值解算周期。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种三霍尔磁电编码器及免反正切计算角度解算方法，本发明为解决上述问题所采取的方案为：
一种免反正切计算角度解算方法，本方法应用于一种三霍尔磁电编码器；
一种免反正切计算角度解算方法，所述方法的具体实现过程为：
步骤一：
采样获取三相霍尔数字信号Ha,Hb,Hc及光电编码器结构角度值信号；具体为单对极磁钢旋转，产生空间旋转磁场，霍尔a、b、c检测空间磁场信号，得到三相电压信号VA,VB,VC，经过编码器信号处理板上单片机的模数转换模块得到三相霍尔数字信号Ha,Hb,Hc；磁电编码器结构与光电编码器结构结构同轴安装，在得到三相霍尔数字信号Ha,Hb,Hc的同时，将光电编码器结构角度值θg同步输出；
步骤二：
依据三相霍尔数字信号Ha,Hb,Hc幅值大小关系，得到线性霍尔区间；建立光电编码器结构角度值与线性霍尔区间值的映射关系；具体为三相霍尔数字信号的任意一点坐标可以表示为Ha(i,ya(i))，Hb(i,yb(i))，Hc(i,yc(i))，i为当前采样点，ya(i)，yb(i)，yc(i)为第i个采样点的霍尔数字信号幅值，θg(i,yg(i))为光电编码器结构角度值的任意一点坐标，i为当前采样点，yg(i)为第i个采样点的光电编码器结构角度值；比较三相霍尔数字信号幅值判断当前采样点所处线性霍尔区间；
当ya(i)>yb(i)，yb(i)>yc(i)时，当前采样点处于第一线性霍尔区间，第一线性霍尔区间AB段，与第七线性霍尔区间GH段是首尾相连的，类似于一个圆环在某一个位置点切开，得到了首、尾俩个点A、H；
当yb(i)>ya(i)，ya(i)>yc(i)时，当前采样点处于第二线性霍尔区间，第二线性霍尔区间BC段；
当yb(i)>yc(i)，yc(i)>ya(i)时，当前采样点处于第三线性霍尔区间，第三线性霍尔区间CD段；
当yc(i)>yb(i)，yb(i)>ya(i)时，当前采样点处于第四线性霍尔区间，第四线性霍尔区间DE段；
当yc(i)>ya(i)，ya(i)>yb(i)时，当前采样点处于第五线性霍尔区间，第五线性霍尔区间EF段；
当ya(i)>yc(i)，yc(i)>yb(i)时，当前采样点处于第六线性霍尔区间，第六线性霍尔区间FG段；
当ya(i)>yb(i)，yb(i)>yc(i)时，当前采样点处于第七线性霍尔区间，第七线性霍尔区间GH段与第一线性霍尔区间AB段是首尾相连的，类似于一个圆环在某一个位置点切开，得到了首、尾俩个点A、H；
步骤三：在得到的七个线性霍尔区间内，分别建立霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射关系，具体为：
在第一线性霍尔区间内，建立Hb(i,yb(i))与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))的映射关系如式(1)所示：
f1(Hb(i,yb(i)))＝θg(i,yg(i)) (1)
其中，f1为第一线性霍尔区间内霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射函数，因为第一线性霍尔区间AB的数字信号Hb(i,yb(i))是单调递增的，因此与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))有唯一的映射关系；
在第二线性霍尔区间内，建立Ha(i,ya(i))与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))的映射关系如式(2)所示：
f2(Ha(i,ya(i)))＝θg(i,yg(i)) (2)
其中，f2为第二线性霍尔区间内霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射函数，因为第二线性霍尔区间BC的数字信号Ha(i,ya(i))是单调递减的，因此与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))有唯一的映射关系；
在第三线性霍尔区间内，建立Hc(i,yc(i))与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))的映射关系如式(3)所示：
f3(Hc(i,yc(i)))＝θg(i,yg(i)) (3)
其中，f3为第三线性霍尔区间内霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射函数，因为第三线性霍尔区间CD的数字信号Hc(i,yc(i))是单调递增的，因此与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))有唯一的映射关系；
在第四线性霍尔区间内，建立Hb(i,yb(i))与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))的映射关系如式(4)所示：
f4(Hb(i,yb(i)))＝θg(i,yg(i)) (4)
其中，f4为第四线性霍尔区间内霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射函数，因为第四线性霍尔区间DE的数字信号Hb(i,yb(i))是单调递减的，因此与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))有唯一的映射关系；
在第五线性霍尔区间内，建立Ha(i,ya(i))与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))的映射关系如式(5)所示：
f5(Ha(i,ya(i)))＝θg(i,yg(i)) (5)
其中，f5为第五线性霍尔区间内霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射函数，因为第五线性霍尔区间EF的数字信号Ha(i,ya(i))是单调递增的，因此与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))有唯一的映射关系；
在第六线性霍尔区间内，建立Hc(i,yc(i))与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))的映射关系如式(6)所示：
f6(Hc(i,yc(i)))＝θg(i,yg(i)) (6)
其中，f6为第六线性霍尔区间内霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射函数，因为第六线性霍尔区间FG的数字信号Hc(i,yc(i))是单调递减的，因此与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))有唯一的映射关系；
在第七线性霍尔区间内，建立Hb(i,yb(i))与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))的映射关系如式(7)所示：
f7(Hb(i,yb(i)))＝θg(i,yg(i)) (7)
其中，f7为第七线性霍尔区间内霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射函数，因为第七线性霍尔区间GH的数字信号Hb(i,yb(i))是单调递增的，因此与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))有唯一的映射关系，需要说明的是，第七线性霍尔区间GH与第一线性霍尔区间AB是连续的，可以认为是一个连续单调递增的区间；
通过上述过程可以建立一个完整的霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射关系如式(8)所示：
{f1(Hb),f2(Ha),f3(Hc),f4(Hb),f5(Ha),f6(Hc),f7(Hb)}＝θg (8)
步骤四：依据建立的完整霍尔数字信号与光电编码器结构角度值映射关系作为表格，以当前采样点所处的霍尔区间值以及当前霍尔数字信号幅值作为查表项，得到当前采样点对应的光电编码器结构角度值，具体可以表示为：
根据当前采样点霍尔数字信号Ha(i,ya(i))，Hb(i,yb(i))，Hc(i,yc(i))的幅值关系判断采样点所处的线性霍尔区间值，具体过程如下：
当ya(i)>yb(i)，yb(i)>yc(i)时，当前采样点处于第一线性霍尔区间AB段或第七线性霍尔区间GH段；
当yb(i)>ya(i)，ya(i)>yc(i)时，当前采样点处于第二线性霍尔区间BC段；
当yb(i)>yc(i)，yc(i)>ya(i)时，当前采样点处于第三线性霍尔区间CD段；
当yc(i)>yb(i)，yb(i)>ya(i)时，当前采样点处于第四线性霍尔区间DE段；
当yc(i)>ya(i)，ya(i)>yb(i)时，当前采样点处于第五线性霍尔区间EF段；
当ya(i)>yc(i)，yc(i)>yb(i)时，当前采样点处于第六线性霍尔区间FG段；
在获得当前采样点所处线性霍尔区间数值后，以在第三线性霍尔区间为例，计算当前采样点角度值过程如下：
依据第三线性霍尔区间建立的Hc(i,yc(i))与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))映射关系如式(9)所示：
f3(Hc(i,yc(i)))＝θg(i,yg(i)) (9)
依据映射关系作为表格，当前工作采样点k的霍尔数字信号可以表示为Hc(k,yc(k))，其中yc(k)为霍尔数字信号幅值，查表扫描映射关系表格，找到表格中的第i个以及i+1个表格点，满足式(10)：
yc(i)＜yc(k)＜yc(i+1) (10)
进而依据映射关系表格的第i、i+1点对当前计算周期的第k个点的磁电编码器角度值进行线性插值，线性插值直线斜率lk如式(11)所示：
lk＝f3(Hc(i+1,yc(i+1)))-f3(Hc(i,yc(i))) (11)
线性插值直线与y轴交点坐标lb如式(12)所示：
lb＝f3(Hc(i+1,yc(i+1)))-lk*yc(k) (12)
进而可以得到最终插值后的磁电编码器角度值θc(k)如式(13)所示：
θc(k)＝lk*yc(k)+lb (13)
本发明的有益效果是：
1.角度解算过程采用三相霍尔线性区域与光电编码器结构角度值的映射关系进行获取，消除了传统磁电编码器角度值解算必须依靠反正切的计算过程，反正切计算过程会占用大量的单片机计算时间，造成角度值计算延时，并且存在计算过程分母为0的异常情况，计算过程可靠性低，本发明角度值解算过程不存在反正切计算过程，进而提高了角度值计算速度及其可靠性。
2.最终磁电编码器角度值的计算依靠线性插值方法，该方法计算方法简单，因为插值过程依靠初始建立的映射表格，因此能够有效减少系统噪声对角度值精度的影响。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
附图1：本发明的整体结构示意图；
附图2：本发明的磁电编码器结构示意图；
附图3：本发明的光电编码器结构示意图；
附图4：本发明的霍尔分布示意图；
附图5：本发明的三相霍尔数字信号与光电编码器结构角度值θg同步输出图；
附图6：本发明的光电编码器结构角度值与线性霍尔区间值的映射关系；
附图7：本发明的采样点处于七个线性霍尔区间的霍尔数字信号示意图；
图中，1、编码器结构，1-1、单对极磁钢，1-2、单对极霍尔a，1-3、单对极霍尔b，1-4、单对极霍尔c，1-5、编码器信号解算板，1-6、前端盖，1-7、边轴a，1-8、轴承a，1-9、后端盖，2、光电编码器结构，2-1、光电编码器主体，2-2、轴承b，2-3、边轴b，3、联轴器。
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了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
以下结合附图进一步说明本发明的具体结构及实施方式。
本发明的结构组成如图1、图2、图3、图4。
所述的一种三霍尔磁电编码器，由磁电编码器结构1、光电编码器结构2、联轴器3三部分组成，其特征在于：所述的磁电编码器结构1通过边轴a 1-7与光电编码器结构2的边轴b 2-3通过联轴器3连接；所述的编码器结构1，它包括单对极磁钢1-1、单对极霍尔a 1-2、单对极霍尔b 1-3、单对极霍尔c 1-4编码器信号解算板1-5、前端盖1-6、边轴a 1-7、轴承a1-8、后端盖1-9，单对极磁钢1-1与边轴a 1-7胶接，单对极霍尔a 1-2、单对极霍尔b 1-3、单对极霍尔c 1-4与编码器信号解算板1-5胶接，编码器信号解算板1-5与前端盖1-6螺钉连接，轴承a 1-8与后端盖1-9固接，轴承a 1-8与边轴a 1-7轴承连接；所述的光电编码器结构2，它包括光电编码器主体2-1、轴承b 2-2、边轴b 2-3，光电编码器主体2-1通过轴承b2-2与边轴b 2-3轴承链接；
磁电编码器边轴a 1-7旋转，单对极磁钢1-1同步旋转，编码器边轴a1-7通过联轴器3带动光电编码器2同步旋转，单对极磁钢1-1旋转产生空间旋转磁场，单对极霍尔a 1-2、单对极霍尔b 1-3、单对极霍尔c 1-4接受磁场信号，产生感应电压VA,VB,VC，通过编码器信号解算板1-5上单片机内的模数转换模块得到三相数字信号Ha,Hb,Hc。
综上，所述的磁电编码器实现三相数字信号的转化获取。
一种免反正切计算角度解算方法，本方法应用于一种三霍尔磁电编码器；
一种免反正切计算角度解算方法，所述方法的具体实现过程为：
步骤一：
采样获取三相霍尔数字信号Ha,Hb,Hc及光电编码器结构角度值信号；具体为单对极磁钢旋转，产生空间旋转磁场，单对极霍尔a、b、c检测空间磁场信号，得到三相电压信号VA,VB,VC，经过编码器信号处理板上单片机的模数转换模块得到三相霍尔数字信号Ha,Hb,Hc；磁电编码器结构与光电编码器结构同轴安装，在得到三相霍尔数字信号Ha,Hb,Hc的同时，将光电编码器结构角度值θg同步输出，如图1所示；
步骤二：
依据三相霍尔数字信号Ha,Hb,Hc幅值大小关系，得到线性霍尔区间；建立光电编码器结构角度值与线性霍尔区间值的映射关系，如图2所示；具体为三相霍尔数字信号的任意一点坐标可以表示为Ha(i,ya(i))，Hb(i,yb(i))，Hc(i,yc(i))，i为当前采样点，ya(i)，yb(i)，yc(i)为第i个采样点的霍尔数字信号幅值，θg(i,yg(i))为光电编码器结构角度值的任意一点坐标，i为当前采样点，yg(i)为第i个采样点的光电编码器结构角度值；比较三相霍尔数字信号幅值判断当前采样点所处线性霍尔区间；
当ya(i)>yb(i)，yb(i)>yc(i)时，当前采样点处于第一线性霍尔区间，第一线性霍尔区间AB段，与第七线性霍尔区间GH段是首尾相连的，类似于一个圆环在某一个位置点切开，得到了首、尾俩个点A、H，如图3所示；
当yb(i)>ya(i)，ya(i)>yc(i)时，当前采样点处于第二线性霍尔区间，第二线性霍尔区间BC段，如图3所示；
当yb(i)>yc(i)，yc(i)>ya(i)时，当前采样点处于第三线性霍尔区间，第三线性霍尔区间CD段，如图3所示；
当yc(i)>yb(i)，yb(i)>ya(i)时，当前采样点处于第四线性霍尔区间，第四线性霍尔区间DE段，如图3所示；
当yc(i)>ya(i)，ya(i)>yb(i)时，当前采样点处于第五线性霍尔区间，第五线性霍尔区间EF段，如图3所示；
当ya(i)>yc(i)，yc(i)>yb(i)时，当前采样点处于第六线性霍尔区间，第六线性霍尔区间FG段，如图3所示；
当ya(i)>yb(i)，yb(i)>yc(i)时，当前采样点处于第七线性霍尔区间，第七线性霍尔区间GH段与第一线性霍尔区间AB段是首尾相连的，类似于一个圆环在某一个位置点切开，得到了首、尾俩个点A、H，如图3所示；
步骤三：在得到的七个线性霍尔区间内，分别建立霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射关系，具体为：
在第一线性霍尔区间内，建立Hb(i,yb(i))与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))的映射关系如式(1)所示：
f1(Hb(i,yb(i)))＝θg(i,yg(i)) (1)
其中，f1为第一线性霍尔区间内霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射函数，因为第一线性霍尔区间AB的数字信号Hb(i,yb(i))是单调递增的，因此与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))有唯一的映射关系；
在第二线性霍尔区间内，建立Ha(i,ya(i))与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))的映射关系如式(2)所示：
f2(Ha(i,ya(i)))＝θg(i,yg(i)) (2)
其中，f2为第二线性霍尔区间内霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射函数，因为第二线性霍尔区间BC的数字信号Ha(i,ya(i))是单调递减的，因此与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))有唯一的映射关系；
在第三线性霍尔区间内，建立Hc(i,yc(i))与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))的映射关系如式(3)所示：
f3(Hc(i,yc(i)))＝θg(i,yg(i)) (3)
其中，f3为第三线性霍尔区间内霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射函数，因为第三线性霍尔区间CD的数字信号Hc(i,yc(i))是单调递增的，因此与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))有唯一的映射关系；
在第四线性霍尔区间内，建立Hb(i,yb(i))与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))的映射关系如式(4)所示：
f4(Hb(i,yb(i)))＝θg(i,yg(i)) (4)
其中，f4为第四线性霍尔区间内霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射函数，因为第四线性霍尔区间DE的数字信号Hb(i,yb(i))是单调递减的，因此与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))有唯一的映射关系；
在第五线性霍尔区间内，建立Ha(i,ya(i))与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))的映射关系如式(5)所示：
f5(Ha(i,ya(i)))＝θg(i,yg(i)) (5)
其中，f5为第五线性霍尔区间内霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射函数，因为第五线性霍尔区间EF的数字信号Ha(i,ya(i))是单调递增的，因此与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))有唯一的映射关系；
在第六线性霍尔区间内，建立Hc(i,yc(i))与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))的映射关系如式(6)所示：
f6(Hc(i,yc(i)))＝θg(i,yg(i)) (6)
其中，f6为第六线性霍尔区间内霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射函数，因为第六线性霍尔区间FG的数字信号Hc(i,yc(i))是单调递减的，因此与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))有唯一的映射关系；
在第七线性霍尔区间内，建立Hb(i,yb(i))与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))的映射关系如式(7)所示：
f7(Hb(i,yb(i)))＝θg(i,yg(i)) (7)
其中，f7为第七线性霍尔区间内霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射函数，因为第七线性霍尔区间GH的数字信号Hb(i,yb(i))是单调递增的，因此与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))有唯一的映射关系，需要说明的是，第七线性霍尔区间GH与第一线性霍尔区间AB是连续的，可以认为是一个连续单调递增的区间；
通过上述过程可以建立一个完整的霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射关系如式(8)所示：
{f1(Hb),f2(Ha),f3(Hc),f4(Hb),f5(Ha),f6(Hc),f7(Hb)}＝θg (8)
步骤四：依据建立的完整霍尔数字信号与光电编码器结构角度值映射关系作为表格，以当前采样点所处的霍尔区间值以及当前霍尔数字信号幅值作为查表项，得到当前采样点对应的光电编码器结构角度值，具体可以表示为：
根据当前采样点霍尔数字信号Ha(i,ya(i))，Hb(i,yb(i))，Hc(i,yc(i))的幅值关系判断采样点所处的线性霍尔区间值，具体过程如下：
当ya(i)>yb(i)，yb(i)>yc(i)时，当前采样点处于第一线性霍尔区间AB段或第七线性霍尔区间GH段；
当yb(i)>ya(i)，ya(i)>yc(i)时，当前采样点处于第二线性霍尔区间BC段；
当yb(i)>yc(i)，yc(i)>ya(i)时，当前采样点处于第三线性霍尔区间CD段；
当yc(i)>yb(i)，yb(i)>ya(i)时，当前采样点处于第四线性霍尔区间DE段；
当yc(i)>ya(i)，ya(i)>yb(i)时，当前采样点处于第五线性霍尔区间EF段；
当ya(i)>yc(i)，yc(i)>yb(i)时，当前采样点处于第六线性霍尔区间FG段；
在获得当前采样点所处线性霍尔区间数值后，以在第三线性霍尔区间为例，计算当前采样点角度值过程如下：
依据第三线性霍尔区间建立的Hc(i,yc(i))与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))映射关系如式(9)所示：
f3(Hc(i,yc(i)))＝θg(i,yg(i)) (9)
依据映射关系作为表格，当前工作采样点k的霍尔数字信号可以表示为Hc(k,yc(k))，其中yc(k)为霍尔数字信号幅值，查表扫描映射关系表格，找到表格中的第i个以及i+1个表格点，满足式(10)：
yc(i)＜yc(k)＜yc(i+1) (10)
进而依据映射关系表格的第i、i+1点对当前计算周期的第k个点的磁电编码器角度值进行线性插值，线性插值直线斜率lk如式(11)所示：
lk＝f3(Hc(i+1,yc(i+1)))-f3(Hc(i,yc(i))) (11)
线性插值直线与y轴交点坐标lb如式(12)所示：
lb＝f3(Hc(i+1,yc(i+1)))-lk*yc(k) (12)
进而可以得到最终插值后的磁电编码器角度值θc(k)如式(13)所示：
θc(k)＝lk*yc(k)+lb (13)。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种编码器免反正切计算角度解算方法，本方法应用于一种三霍尔磁电编码器，三霍尔磁电编码器，它包括磁电编码器结构(1)、光电编码器结构(2)、联轴器(3)三部分组成，所述的磁电编码器结构(1)通过边轴a(1-7)与光电编码器结构(2)的边轴b(2-3)通过联轴器(3)连接；所述的磁电编码器结构(1)，它包括单对极磁钢(1-1)、单对极霍尔a(1-2)、单对极霍尔b(1-3)、单对极霍尔c(1-4)、编码器信号解算板(1-5)、前端盖(1-6)、边轴a(1-7)、轴承a(1-8)、后端盖(1-9)，单对极磁钢(1-1)与边轴a(1-7)胶接，单对极霍尔a(1-2)、单对极霍尔b(1-3)、单对极霍尔c (1-4)与编码器信号解算板(1-5)胶接，编码器信号解算板(1-5)与前端盖(1-6)螺钉连接，轴承a(1-8)与后端盖(1-9)固接，轴承a(1-8)与边轴a(1-7)轴承连接；所述的光电编码器结构(2)，它包括光电编码器主体(2-1)、轴承b(2-2)、边轴b(2-3)，光电编码器主体(2-1)通过轴承b(2-2)与边轴b (2-3)轴承链接；
其特征在于：所述方法的具体实施过程为：
步骤一：
采样获取三相霍尔数字信号Ha,Hb,Hc及光电编码器角度值信号；具体为单对极磁钢旋转，产生空间旋转磁场，单对极霍尔a、b、c检测空间磁场信号，得到三相电压信号VA,VB,VC，经过编码器信号处理板上单片机的模数转换模块得到三相霍尔数字信号Ha,Hb,Hc；磁电编码器结构与光电编码器结构同轴安装，在得到三相霍尔数字信号Ha,Hb,Hc的同时，将光电编码器结构角度值θg同步输出；
步骤二：
依据三相霍尔数字信号Ha,Hb,Hc幅值大小关系，得到线性霍尔区间；建立光电编码器结构角度值与线性霍尔区间值的映射关系；具体为三相霍尔数字信号的任意一点坐标可以表示为Ha(i,ya(i))，Hb(i,yb(i))，Hc(i,yc(i))，i为当前采样点，ya(i)，yb(i)，yc(i)为第i个采样点的霍尔数字信号幅值，θg(i,yg(i))为光电编码器结构角度值的任意一点坐标，i为当前采样点，yg(i)为第i个采样点的光电编码器结构角度值；比较三相霍尔数字信号幅值判断当前采样点所处线性霍尔区间；
当ya(i)>yb(i)，yb(i)>yc(i)时，当前采样点处于第一线性霍尔区间，第一线性霍尔区间AB段，与第七线性霍尔区间GH段是首尾相连的，类似于一个圆环在某一个位置点切开，得到了首、尾俩个点A、H；
当yb(i)>ya(i)，ya(i)>yc(i)时，当前采样点处于第二线性霍尔区间，第二线性霍尔区间BC段；
当yb(i)>yc(i)，yc(i)>ya(i)时，当前采样点处于第三线性霍尔区间，第三线性霍尔区间CD段；
当yc(i)>yb(i)，yb(i)>ya(i)时，当前采样点处于第四线性霍尔区间，第四线性霍尔区间DE段；
当yc(i)>ya(i)，ya(i)>yb(i)时，当前采样点处于第五线性霍尔区间，第五线性霍尔区间EF段；
当ya(i)>yc(i)，yc(i)>yb(i)时，当前采样点处于第六线性霍尔区间，第六线性霍尔区间FG段；
当ya(i)>yb(i)，yb(i)>yc(i)时，当前采样点处于第七线性霍尔区间，第七线性霍尔区间GH段与第一线性霍尔区间AB段是首尾相连的，类似于一个圆环在某一个位置点切开，得到了首、尾俩个点A、H；
步骤三：在得到的七个线性霍尔区间内，分别建立霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射关系，具体为：
在第一线性霍尔区间内，建立Hb(i,yb(i))与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))的映射关系如式(1)所示：
f1(Hb(i,yb(i)))＝θg(i,yg(i)) (1)
其中，f1为第一线性霍尔区间内霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射函数，因为第一线性霍尔区间AB的数字信号Hb(i,yb(i))是单调递增的，因此与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))有唯一的映射关系；
在第二线性霍尔区间内，建立Ha(i,ya(i))与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))的映射关系如式(2)所示：
f2(Ha(i,ya(i)))＝θg(i,yg(i)) (2)
其中，f2为第二线性霍尔区间内霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射函数，因为第二线性霍尔区间BC的数字信号Ha(i,ya(i))是单调递减的，因此与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))有唯一的映射关系；
在第三线性霍尔区间内，建立Hc(i,yc(i))与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))的映射关系如式(3)所示：
f3(Hc(i,yc(i)))＝θg(i,yg(i)) (3)
其中，f3为第三线性霍尔区间内霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射函数，因为第三线性霍尔区间CD的数字信号Hc(i,yc(i))是单调递增的，因此与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))有唯一的映射关系；
在第四线性霍尔区间内，建立Hb(i,yb(i))与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))的映射关系如式(4)所示：
f4(Hb(i,yb(i)))＝θg(i,yg(i)) (4)
其中，f4为第四线性霍尔区间内霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射函数，因为第四线性霍尔区间DE的数字信号Hb(i,yb(i))是单调递减的，因此与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))有唯一的映射关系；
在第五线性霍尔区间内，建立Ha(i,ya(i))与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))的映射关系如式(5)所示：
f5(Ha(i,ya(i)))＝θg(i,yg(i)) (5)
其中，f5为第五线性霍尔区间内霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射函数，因为第五线性霍尔区间EF的数字信号Ha(i,ya(i))是单调递增的，因此与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))有唯一的映射关系；
在第六线性霍尔区间内，建立Hc(i,yc(i))与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))的映射关系如式(6)所示：
f6(Hc(i,yc(i)))＝θg(i,yg(i)) (6)
其中，f6为第六线性霍尔区间内霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射函数，因为第六线性霍尔区间FG的数字信号Hc(i,yc(i))是单调递减的，因此与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))有唯一的映射关系；
在第七线性霍尔区间内，建立Hb(i,yb(i))与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))的映射关系如式(7)所示：
f7(Hb(i,yb(i)))＝θg(i,yg(i)) (7)
其中，f7为第七线性霍尔区间内霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射函数，因为第七线性霍尔区间GH的数字信号Hb(i,yb(i))是单调递增的，因此与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))有唯一的映射关系，第七线性霍尔区间GH与第一线性霍尔区间AB是连续的，可以认为是一个连续单调递增的区间；
通过上述过程可以建立一个完整的霍尔数字信号与光电编码器结构角度值的映射关系如式(8)所示：
{f1(Hb),f2(Ha),f3(Hc),f4(Hb),f5(Ha),f6(Hc),f7(Hb)}＝θg (8)
步骤四：依据建立的完整霍尔数字信号与光电编码器结构角度值映射关系作为表格，以当前采样点所处的霍尔区间值以及当前霍尔数字信号幅值作为查表项，得到当前采样点对应的光电编码器结构角度值，具体可以表示为：
根据当前采样点霍尔数字信号Ha(i,ya(i))，Hb(i,yb(i))，Hc(i,yc(i))的幅值关系判断采样点所处的线性霍尔区间值，具体过程如下：
当ya(i)>yb(i)，yb(i)>yc(i)时，当前采样点处于第一线性霍尔区间AB段或第七线性霍尔区间GH段；
当yb(i)>ya(i)，ya(i)>yc(i)时，当前采样点处于第二线性霍尔区间BC段；
当yb(i)>yc(i)，yc(i)>ya(i)时，当前采样点处于第三线性霍尔区间CD段；
当yc(i)>yb(i)，yb(i)>ya(i)时，当前采样点处于第四线性霍尔区间DE段；
当yc(i)>ya(i)，ya(i)>yb(i)时，当前采样点处于第五线性霍尔区间EF段；
当ya(i)>yc(i)，yc(i)>yb(i)时，当前采样点处于第六线性霍尔区间FG段；
在获得当前采样点所处线性霍尔区间数值后，以在第三线性霍尔区间为例，计算当前采样点角度值过程如下：
依据第三线性霍尔区间建立的Hc(i,yc(i))与光电编码器结构角度值θg(i,yg(i))映射关系如式(9)所示：
f3(Hc(i,yc(i)))＝θg(i,yg(i)) (9)
依据映射关系作为表格，当前工作采样点k的霍尔数字信号可以表示为Hc(k,yc(k))，其中yc(k)为霍尔数字信号幅值，查表扫描映射关系表格，找到表格中的第i个以及i+1个表格点，满足式(10)：
yc(i)＜yc(k)＜yc(i+1) (10)
进而依据映射关系表格的第i、i+1点对当前计算周期的第k个点的磁电编码器角度值进行线性插值，线性插值直线斜率lk如式(11)所示：
lk＝f3(Hc(i+1,yc(i+1)))-f3(Hc(i,yc(i))) (11)
线性插值直线与y轴交点坐标lb如式(12)所示：
lb＝f3(Hc(i+1,yc(i+1)))-lk*yc(k) (12)
进而可以得到最终插值后的磁电编码器角度值θc(k)如式(13)所示：
θc(k)＝lk*yc(k)+lb (13)。
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