CN115189622A - 应用于电机的位置传感器校准方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及位置校准技术领域，具体涉及一种应用于电机的位置传感器校准方法及装置，通过PWM信号的反馈获取所述电机的绝对位置信息；给定所述电机正交信号；在第一方向上给定所述电机电角度，记录所述正交信号反馈的第一相对角度；根据所述第一相对角度和所述电角度的映射关系，获取所述第一相对角度映射到所述电角度的第一校准映射表；将所述第一校准映射表设置为所述位置传感器校准后的映射表，以进行校准。本发明解决了现有传感器位置校准容易受到干扰，位置信息不准确等问题，利用由PWM信息反馈的滞后绝对角度，来校准实时性较好的相对角度，以避免出现丢步的状况。
Description
技术领域
本发明涉及位置校准技术领域，特别是涉及一种应用于电机的位置传感器校准方法及装置。
背景技术
使用高精度磁编作为位置传感器，为电机提供位置信息时，控制器与位置传感器的通信一般有以下三种方式：一种是通过SPI，主要问题是，当位置传感器与电机控制器距离较长时，位置信息容易受到干扰；第二种是PWM脉宽通信，通信距离较长，但随着位置分辨率的提升，通信滞后较大；第三种是正交信号，但无法反馈绝对位置信息，因而，使用正交信号的直驱电机在启动时，难以进行平滑启动；同时，正交信号也存在着丢步的可能。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种解决了现有传感器位置校准容易受到干扰，位置信息不准确等问题，利用由PWM信息反馈的滞后绝对角度，来校准实时性较好的相对角度，以避免出现丢步的状况的应用于电机的位置传感器校准方法及装置。
本发明所采用的技术方案是：一种应用于电机的位置传感器校准方法，所述方法包括：给定所述电机PWM信号；通过PWM信号的反馈获取所述电机的绝对位置信息；给定所述电机正交信号；在第一方向上给定所述电机电角度，记录所述正交信号反馈的第一相对角度；根据所述第一相对角度和所述电角度的映射关系，获取所述第一相对角度映射到所述电角度的第一校准映射表；将所述第一校准映射表设置为所述位置传感器校准后的映射表，以进行校准。
对上述方案的进一步改进为，给定所述电机正交信号之后，输出所述角度校准映射表之前，所述方法还包括：在第二方向上给定所述电机电角度，记录所述正交信号反馈的第二相对角度，所述第二方向为所述第一方向的逆反方向；根据所述第二相对角度和所述电角度的映射关系，获取所述第二相对角度映射到所述电角度的第二校准映射表；将所述第一校准映射表设置为所述位置传感器校准后的映射表的步骤，包括：根据所述第一校准映射表和所述第二校准映射表，获取所述第一相对角度和所述第二相对角度映射到所述电角度的平均校准映射表；将所述平均校准映射表设置为所述位置传感器校准后的映射表。
对上述方案的进一步改进为，获取所述第一相对角度和所述第二相对角度映射到所述电角度的平均校准映射表的步骤包括：根据公式
计算所述平均校准映射表中与所述电角度相对应的第三相对角度，其中，x1...xn…为第三相对角度，b1...bn...为第一相对角度，c1…cn…为第二相对角度。
对上述方案的进一步改进为，给定所述电机正交信号之后，输出所述角度校准映射表之前，所述方法还包括：在第二方向上给定所述电机电角度，记录所述正交信号反馈的第二相对角度，所述第二方向为所述第一方向的逆反方向；根据所述第二相对角度和所述电角度的映射关系，获取所述第二相对角度映射到所述电角度的第二校准映射表；将所述第一校准映射表设置为所述位置传感器校准后的映射表的步骤，包括：当需要校准的相对角度为第一方向时，将所述第一校准映射表设置为所述位置传感器校准后的映射表；当需要校准的相对角度为第二方向时，将所述第二校准映射表设置为所述位置传感器校准后的映射表。
对上述方案的进一步改进为，所述电角度为360度。
对上述方案的进一步改进为，所述方法还包括：
根据公式
计算在相邻相对角度xn和xn+1之间相对应的所述电角度，其中，X变量为相对角度，Y变量为电角度，yn和yn+1分别为xn和xn+1相对应的电角度。
一种应用于电机的位置传感器校准装置，所述装置包括：
第一信号模块：用于给定所述电机PWM信号；
绝对位置获取模块：用于通过PWM信号的反馈获取所述电机的绝对位置信息；
第二信号模块：用于给定所述电机正交信号；
第一角度获取模块：用于在第一方向上给定所述电机电角度，记录所述正交信号反馈的第一相对角度；
第一映射获取模块：用于根据所述第一相对角度和所述电角度的映射关系，获取所述第一相对角度映射到所述电角度的第一校准映射表；
映射表输出模块：用于将所述第一校准映射表设置为所述位置传感器校准后的映射表，以进行校准。
对上述方案的进一步改进为，所述装置还包括：
第二角度获取模块：用于在第二方向上给定所述电机电角度，记录所述正交信号反馈的第二相对角度，所述第二方向为所述第一方向的逆反方向；
第二映射获取模块：用于根据所述第二相对角度和所述电角度的映射关系，获取所述第二相对角度映射到所述电角度的第二校准映射表；
所述映射表输出模块包括：
第一映射输出模块：用于当需要校准的相对角度为第一方向时，将所述第一校准映射表设置为所述位置传感器校准后的映射表；
第二映射输出模块：用于当需要校准的相对角度为第二方向时，将所述第二校准映射表设置为所述位置传感器校准后的映射表。
本发明的有益效果是：
用于电机位置传感器校准方法，本发明解决了现有传感器位置校准容易受到干扰，位置信息不准确等问题，通过PWM信号的反馈获取所述电机的绝对位置信息；给定所述电机正交信号；在第一方向上给定所述电机电角度，记录所述正交信号反馈的第一相对角度；根据所述第一相对角度和所述电角度的映射关系，获取所述第一相对角度映射到所述电角度的第一校准映射表；将所述第一校准映射表设置为所述位置传感器校准后的映射表，以进行校准。
应用于电机的位置传感器校准装置，本发明解决了现有电机用的位置传感器校准容易受到干扰，位置不准确等问题，具体设置了第一信号模块：用于给定所述电机PWM信号；绝对位置获取模块：用于通过PWM信号的反馈获取所述电机的绝对位置信息；第二信号模块：用于给定所述电机正交信号；第一角度获取模块：用于在第一方向上给定所述电机电角度，记录所述正交信号反馈的第一相对角度；第一映射获取模块：用于根据所述第一相对角度和所述电角度的映射关系，获取所述第一相对角度映射到所述电角度的第一校准映射表；映射表输出模块：用于将所述第一校准映射表设置为所述位置传感器校准后的映射表，以进行校准，利用由PWM信息反馈的滞后绝对角度，来校准实时性较好的相对角度，以避免出现丢步的状况。
附图说明
图1为本发明位置传感器校准方法中实施例1的示意图；
图2为本发明位置传感器校准方法中实施例2的示意图；
图3为本发明位置传感器校准方法中实施例2的部分示意图；
图4为本发明位置传感器校准方法中实施例4的示意图；
图5为本发明位置传感器校准方法中实施例4的部分示意图；
图6为本发明应用于电机的位置传感器校准装置的示意图；
图7为图6中应用于电机的位置传感器校准装置另一实施例的示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
PWM信号属于脉冲宽度调制，是一种模拟控制方式，根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现电源输出的改变。是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制。
实施例1
如图1所示，本实施例中提供一种应用于电机的位置传感器校准方法，包括如下：
给定电机PWM信号；
通过PWM信号的反馈获取电机的绝对位置信息；给定电机正交信号；
在第一方向上给定电机电角度，记录正交信号反馈的第一相对角度；
根据第一相对角度和电角度的映射关系，获取第一相对角度映射到电角度的第一校准映射表；
将第一校准映射表设置为位置传感器校准后的映射表，以进行校准。
本实施例中，在给定电机正交信号时，正交信号优选为正交差分信号，第一方向可以是电机的正转或反转中的一个，进而能够基于PWM脉宽信号与正交信号以及结合电机的电角度生成第一校准映射表，通过第一校准映射表用于位置传感器对电机进行校准。
实施例2
参阅附图2～图3所示，本实施例中提供一种应用于电机的位置传感器校准方法，包括如下：
给定电机PWM信号；
通过PWM信号的反馈获取电机的绝对位置信息；给定电机正交信号；
在第一方向上给定电机电角度，记录正交信号反馈的第一相对角度；
根据第一相对角度和电角度的映射关系，获取第一相对角度映射到电角度的第一校准映射表；
将第一校准映射表设置为位置传感器校准后的映射表，以进行校准；
给定电机正交信号之后，输出角度校准映射表之前，方法还包括：
在第二方向上给定电机电角度，记录正交信号反馈的第二相对角度，第二方向为第一方向的逆反方向；
根据第二相对角度和电角度的映射关系，获取第二相对角度映射到电角度的第二校准映射表；
将第一校准映射表设置为位置传感器校准后的映射表的步骤，包括：
根据第一校准映射表和第二校准映射表，获取第一相对角度和第二相对角度映射到电角度的平均校准映射表；
将平均校准映射表设置为位置传感器校准后的映射表。
本实施例中，与上述实施例1不同在于，本实施例进行了第一方向和第二方向进行获取角度，并通过获取第一相对角度和第二相对角度映射到电角度的平均校准映射表，两表取平均校准映射表的方式，其目的在于削减由齿槽转矩产生的给定角度误差；相比实施例1，可获取校准角度更精确。
实施例3
本实施例中提供一种应用于电机的位置传感器校准方法，包括如下：
给定电机PWM信号；
通过PWM信号的反馈获取电机的绝对位置信息；给定电机正交信号；
在第一方向上给定电机电角度，记录正交信号反馈的第一相对角度；
根据第一相对角度和电角度的映射关系，获取第一相对角度映射到电角度的第一校准映射表；
将第一校准映射表设置为位置传感器校准后的映射表，以进行校准；
给定电机正交信号之后，输出角度校准映射表之前，方法还包括：
在第二方向上给定电机电角度，记录正交信号反馈的第二相对角度，第二方向为第一方向的逆反方向；
根据第二相对角度和电角度的映射关系，获取第二相对角度映射到电角度的第二校准映射表；
将第一校准映射表设置为位置传感器校准后的映射表的步骤，包括：
根据第一校准映射表和第二校准映射表，获取第一相对角度和第二相对角度映射到电角度的平均校准映射表；
将平均校准映射表设置为位置传感器校准后的映射表；
获取第一相对角度和第二相对角度映射到电角度的平均校准映射表的步骤包括：
根据公式
计算平均校准映射表中与电角度相对应的第三相对角度，其中，x1...xn...为第三相对角度，b1...bn...为第一相对角度，c1...cn...为第二相对角度。
本实施例中，根据公式计算出平均校准映射表中与电角度相对应的第三相对角度，取平均校准映射表的方式，其目的在于削减由齿槽转矩产生的给定角度误差。
实施例4
参阅附图4～图5所示，本实施例中提供一种应用于电机的位置传感器校准方法，包括如下：
给定电机PWM信号；
通过PWM信号的反馈获取电机的绝对位置信息；给定电机正交信号；
在第一方向上给定电机电角度，记录正交信号反馈的第一相对角度；
根据第一相对角度和电角度的映射关系，获取第一相对角度映射到电角度的第一校准映射表；
将第一校准映射表设置为位置传感器校准后的映射表，以进行校准；
给定电机正交信号之后，输出角度校准映射表之前，方法还包括：
在第二方向上给定电机电角度，记录正交信号反馈的第二相对角度，第二方向为第一方向的逆反方向；
根据第二相对角度和电角度的映射关系，获取第二相对角度映射到电角度的第二校准映射表；
将第一校准映射表设置为位置传感器校准后的映射表的步骤，包括：
当需要校准的相对角度为第一方向时，将第一校准映射表设置为位置传感器校准后的映射表；
当需要校准的相对角度为第二方向时，将第二校准映射表设置为位置传感器校准后的映射表。
在以上任一实施例中，方法还包括：
根据公式
计算在相邻相对角度xn和xn+1之间相对应的电角度，其中，X变量为相对角度，Y变量为电角度，yn和yn+1分别为xn和xn+1相对应的电角度。
以上任一实施例中，电角度越大，得到的映射表也越准确，但是考虑到实际生产过程中校准的时间不宜过长，否则无益于批量生产，优选地，电角度为360度，从而在保证了校准时间适宜的同时，也保证映射表的准确度，误差在可接受范围内。
以上实施例中，电角度是连续让电机从0达到的电角度的角度值。从而获得一连串的第一相对角度。
参阅图6所示，一种应用于电机的位置传感器校准装置，包括如下：
第一信号模块：用于给定电机PWM信号；
绝对位置获取模块：用于通过PWM信号的反馈获取电机的绝对位置信息；
第二信号模块：用于给定电机正交信号；
第一角度获取模块：用于在第一方向上给定电机电角度，记录正交信号反馈的第一相对角度；
第一映射获取模块：用于根据第一相对角度和电角度的映射关系，获取第一相对角度映射到电角度的第一校准映射表；
映射表输出模块：用于将第一校准映射表设置为位置传感器校准后的映射表，以进行校准。
参阅图7所示，在另一实施例中，一种应用于电机的位置传感器校准装置，包括如下：
第一信号模块：用于给定电机PWM信号；
绝对位置获取模块：用于通过PWM信号的反馈获取电机的绝对位置信息；
第二信号模块：用于给定电机正交信号；
第一角度获取模块：用于在第一方向上给定电机电角度，记录正交信号反馈的第一相对角度；
第一映射获取模块：用于根据第一相对角度和电角度的映射关系，获取第一相对角度映射到电角度的第一校准映射表；
映射表输出模块：用于将第一校准映射表设置为位置传感器校准后的映射表，以进行校准；
装置还包括：
第二角度获取模块：用于在第二方向上给定电机电角度，记录正交信号反馈的第二相对角度，第二方向为第一方向的逆反方向；
第二映射获取模块：用于根据第二相对角度和电角度的映射关系，获取第二相对角度映射到电角度的第二校准映射表；
映射表输出模块包括：
第一映射输出模块：用于当需要校准的相对角度为第一方向时，将第一校准映射表设置为位置传感器校准后的映射表；
第二映射输出模块：用于当需要校准的相对角度为第二方向时，将第二校准映射表设置为位置传感器校准后的映射表。
电角度是连续让电机从0达到的电角度的角度值。从而获得一连串的第一相对角度。
以上任一实施例中，电角度越大，得到的映射表也越准确，但是考虑到实际生产过程中校准的时间不宜过长，否则无益于批量生产，优选地，电角度为360度，从而在保证了校准时间适宜的同时，也保证映射表的准确度，误差在可接受范围内。
以上实施例中，电角度是连续让电机从0达到的电角度的角度值。从而获得一连串的第一相对角度。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种应用于电机的位置传感器校准方法，其特征在于，所述方法包括：
给定所述电机PWM信号；
通过PWM信号的反馈获取所述电机的绝对位置信息；
给定所述电机正交信号；
在第一方向上给定所述电机电角度，记录所述正交信号反馈的第一相对角度；
根据所述第一相对角度和所述电角度的映射关系，获取所述第一相对角度映射到所述电角度的第一校准映射表；
将所述第一校准映射表设置为所述位置传感器校准后的映射表，以进行校准。
2.根据权利要求1所述的位置传感器校准方法，其特征在于，给定所述电机正交信号之后，输出所述角度校准映射表之前，所述方法还包括：
在第二方向上给定所述电机电角度，记录所述正交信号反馈的第二相对角度，所述第二方向为所述第一方向的逆反方向；
根据所述第二相对角度和所述电角度的映射关系，获取所述第二相对角度映射到所述电角度的第二校准映射表；
将所述第一校准映射表设置为所述位置传感器校准后的映射表的步骤，包括：
根据所述第一校准映射表和所述第二校准映射表，获取所述第一相对角度和所述第二相对角度映射到所述电角度的平均校准映射表；
将所述平均校准映射表设置为所述位置传感器校准后的映射表。
3.根据权利要求2所述的位置传感器校准方法，其特征在于，获取所述第一相对角度和所述第二相对角度映射到所述电角度的平均校准映射表的步骤包括：
根据公式
计算所述平均校准映射表中与所述电角度相对应的第三相对角度，其中，x1...xn...为第三相对角度，b1...bn...为第一相对角度，c1...cn...为第二相对角度。
4.根据权利要求1所述的位置传感器校准方法，其特征在于，给定所述电机正交信号之后，输出所述角度校准映射表之前，所述方法还包括：
在第二方向上给定所述电机电角度，记录所述正交信号反馈的第二相对角度，所述第二方向为所述第一方向的逆反方向；
根据所述第二相对角度和所述电角度的映射关系，获取所述第二相对角度映射到所述电角度的第二校准映射表；
将所述第一校准映射表设置为所述位置传感器校准后的映射表的步骤，包括：
当需要校准的相对角度为第一方向时，将所述第一校准映射表设置为所述位置传感器校准后的映射表；
当需要校准的相对角度为第二方向时，将所述第二校准映射表设置为所述位置传感器校准后的映射表。
5.根据权利要求1所述的位置传感器校准方法，其特征在于，所述电角度为360度。
6.根据权利要求1-5任一所述的位置传感器校准方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据公式
计算在相邻相对角度xn和xn+1之间相对应的所述电角度，其中，X变量为相对角度，Y变量为电角度，yn和yn+1分别为xn和xn+1相对应的电角度。
7.一种应用于电机的位置传感器校准装置，其特征在于，所述装置包括：
第一信号模块：用于给定所述电机PWM信号；
绝对位置获取模块：用于通过PWM信号的反馈获取所述电机的绝对位置信息；
第二信号模块：用于给定所述电机正交信号；
第一角度获取模块：用于在第一方向上给定所述电机电角度，记录所述正交信号反馈的第一相对角度；
第一映射获取模块：用于根据所述第一相对角度和所述电角度的映射关系，获取所述第一相对角度映射到所述电角度的第一校准映射表；
映射表输出模块：用于将所述第一校准映射表设置为所述位置传感器校准后的映射表，以进行校准。
8.根据权利要求7所述的位置传感器校准装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二角度获取模块：用于在第二方向上给定所述电机电角度，记录所述正交信号反馈的第二相对角度，所述第二方向为所述第一方向的逆反方向；
第二映射获取模块：用于根据所述第二相对角度和所述电角度的映射关系，获取所述第二相对角度映射到所述电角度的第二校准映射表；
所述映射表输出模块包括：
第一映射输出模块：用于当需要校准的相对角度为第一方向时，将所述第一校准映射表设置为所述位置传感器校准后的映射表；
第二映射输出模块：用于当需要校准的相对角度为第二方向时，将所述第二校准映射表设置为所述位置传感器校准后的映射表。
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