CN115528972A - 电机实时角度位置确定系统、方法及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机实时角度位置确定系统、方法及存储介质，所述待测电机实时角度位置确定方法包括：通过接收待测电机的PWM信号，识别出PWM信号的PWM占空比以及待测电机的当前修正角度值；基于待测电机的机械零点位置，根据PWM占空比确定待测电机的绝对角度位置；根据当前修正角度值和绝对角度位置，确定出待测电机在与PWM占空比对应的周期内转动的实时角度位置。因此，本发明实现了通过采集待测电机的PWM信号，从而识别出PWM占空比以及当前修正角度值，并基于机械零点位置，进而输出待测电机的实际角度位置，提高了电机的实时角度位置的识别准确率，并节省了成本。

Description

电机实时角度位置确定系统、方法及存储介质

技术领域

本发明涉及电机控制技术，尤其涉及一种电机实时角度位置确定系统、方法及存储介质。

背景技术

目前，现有的轮毂电机大部分采用编码器与霍尔传感器相配合的方式确定出电机实时角度位置，而霍尔传感器需要在电机定子上开槽，以进行相位角度的采集，然而定子开槽会导致磁场出现不均匀的现象，并且开槽的精度直接影响识别电机实时角度位置的精度，因此，通过编码器与霍尔传感器相配合的方式进行电机实时角度位置的识别精度容易受加工精度的影响，识别的准确率不高，并且占用编码器引脚多，以及开槽的成本高。

发明内容

本发明提供一种电机实时角度位置确定系统、方法及存储介质，本发明实现了无需通过霍尔传感器，仅通过采集待测电机的PWM信号，就可输出待测电机的实际角度位置，提高了电机的实时角度位置的识别准确率，以及节省了开槽成本。

一种电机实时角度位置确定系统，包括存储器、连接待测电机的处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序计算机可读指令，所述处理器执行所述计算机可读指令时实现如下步骤：

接收待测电机的PWM信号，识别出所述PWM信号的PWM占空比以及所述待测电机的当前修正角度值；

基于所述待测电机的机械零点位置，根据所述PWM占空比确定所述待测电机的绝对角度位置；

根据所述当前修正角度值和所述绝对角度位置，确定出所述待测电机在与所述PWM占空比对应的周期内转动的实时角度位置。

一种电机实时角度位置确定方法，包括：

接收待测电机的PWM信号，识别出所述PWM信号的PWM占空比以及所述待测电机的当前修正角度值；

基于所述待测电机的机械零点位置，根据所述PWM占空比确定所述待测电机的绝对角度位置；

根据所述当前修正角度值和所述绝对角度位置，确定出所述待测电机在与所述PWM占空比对应的周期内转动的实时角度位置。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述电机实时角度位置确定方法。

本发明提供了一种电机实时角度位置确定系统、方法及存储介质，其中，电机实时角度位置确定方法实现了通过接收待测电机的PWM信号，识别出所述PWM信号的PWM占空比以及所述待测电机的当前修正角度值；基于所述待测电机的机械零点位置，根据所述PWM占空比确定所述待测电机的绝对角度位置；根据所述当前修正角度值和所述绝对角度位置，确定出所述待测电机在与所述PWM占空比对应的周期内转动的实时角度位置，因此，本发明实现了无需通过霍尔传感器，仅通过采集待测电机的PWM信号，从而识别出PWM占空比以及当前修正角度值，并基于机械零点位置，进而输出待测电机的实际角度位置，提高了电机的实时角度位置的识别准确率，以及无需霍尔传感器，节省了霍尔传感器成本以及开槽成本，提高了编码器的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述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是本发明一实施例中电机实时角度位置确定系统的连接结构示意图；

图2是本发明另一实施例中电机实时角度位置确定系统的连接结构示意图；

图3是本发明一实施例中电机实时角度位置确定方法的流程图。

说明书中的附图标记如下：

111、圆形驱动板；112、编码芯片；21、圆柱安装槽；22、电机轴；23、定子组件。

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作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。

在一个实施例中，提供了一种电机实时角度位置确定系统1，该电机实时角度位置确定系统1的内部结构图可以如图1所示。该电机实时角度位置确定系统1包括存储器12、连接待测电机2的处理器11以及存储在所述存储器12中并可在所述处理器11上运行的计算机程序计算机可读指令，该电机实时角度位置确定系统1的处理器11用于提供计算和控制能力，并用于测量与其连接的待测电机2输出的PWM信号的PWM占空比，所述处理器11可以为MCU、单片机、集成电路芯片等等；如图2所示，所述待测电机2包括定子组件23和套接在定子组件23外的转子(图未示)，该待测电机2的转子相对于定子组件23转动时会输出周期或者频率的PWM信号，且通过该PWM信号能够定位出定子组件23与转子之间相对转动的相应位置或者角度；该电机实时角度位置确定系统1的存储器1213包括可读存储介质，该计算机可读指令被处理器11执行时以实现一种电机实时角度位置确定方法。

在一实施例中，提供一种电机实时角度位置确定系统，如图1和3所示，所述处理器执行所述计算机可读指令时实现如下步骤：

S10，接收待测电机的PWM信号，识别出所述PWM信号的PWM占空比以及所述待测电机的当前修正角度值。

可理解地，所述PWM信号也称为脉冲宽度调制信号，指的是具有脉宽的方波的信号，且所述PWM信号具有固定的周期和占空比，在需要获取所述待测电机的实时角度位置时，或者在所述待测电机上电或需要校正时，开始接收所述待测电机的所述PWM信号，对所述PWM信号进行PWM占空比识别，通过接收所述PWM信号的接口的外部中断触发方式的设定，采集不同触发方式被触发的时间点和不同触发方式切换的时间点，并通过预设的脉宽占比模型对采集的时间点确定出所述PWM信号的PWM占空比，以及通过编码器接收到所述待测电机在所述编码器执行所述脉宽占比模型前后的相位信息，识别出所述待测电机的当前修正角度值，所述当前修正角度值为当前需确定所述待测电机的实时角度位置所需要补偿的角度值，即所述当前修正角度值表征了在当前执行所述脉宽占比模型输出PWM占空比的过程中所述待测电机的定子组件23相对于转子转动的角度偏移，以便后续精确地确定出所述待测电机的实时角度位置。

在一实施例中，所述待测电机实时角度位置确定系统还包括具有输入接口的编码器，所述处理器连接所述编码器，所述编码器通过所述输入接口连接所述待测电机。

可理解地，所述编码器为接收所述待测电机的相关信息，并进行转换后反馈至所述处理器的器件，所述编码器与所述处理器连接，所述编码器包括所述输入接口，所述输入接口用于接收所述待测电机的所述PWM信号。

所述步骤S10中，即所述识别出所述PWM信号的PWM占空比，包括：

将编码器的输入接口的外部中断触发方式设定为与所述待测电机对应的第一触发方式。

可理解地，所述输入接口为所述编码器的一个不具有寄存器功能的输入输出接口，所述输入接口具有外部中断的功能，即所述输入接口能够接收不同的外部中断触发方式的中断事件进行执行相应的中断事件的程序，所述外部中断触发方式包括上升沿触发方式、下降沿触发方式、高电平触发方式和低电平触发方式，输入接口的外部中断触发方式可以设定为上升沿触发方式、下降沿触发方式、高电平触发方式或者低电平触发方式，所述第一触发方式为根据所述待测电机输出的PWM信号的特性确定的外部中断触发方式，不同的电机对应的不同的第一触发方式，例如：待测电机输出的PWM信号中高电平占整个周期的占比体现了该待测电机的PWM占空比或者位置信息，第一触发方式就为上升沿触发方式(即接收到的PWM信号出现上升沿时触发)，或者待测电机输出的PWM信号中低电平占整个周期的占比体现了该待测电机的PWM占空比或者位置信息，第一触发方式就为下降沿触发方式等等，所述待测电机通过所述PWM信号能够体现当前的相关的位置或者相位信息。

实时检测所述输入接口通过所述第一触发方式被触发的第一触发次数。

可理解地，实时检测所述第一触发次数，所述第一触发次数为触发所述第一触发方式的次数。

在所述第一触发次数为预设次数时，将所述外部中断触发方式切换为与所述第一触发方式的触发机制相反的第二触发方式，并从编码器读取两次通过所述第一触发方式被触发的时间点。

可理解地，所述编码器还用于记录所有接口被触发的时间点，即所述编码器包括共享的时钟模块，通过该时钟模块能够记录各个接口被触发的时间点，或者提供给各个接口当前时间点，在第一次触发所述第一触发方式时，从所述编码器中读取该被触发的时间点，在第二次触发所述第一触发方式时，从所述编码器中读取该触发的时间点，在第二次触发所述第一触发方式之后，将输入接口的外部中断触发方式切换为所述第二触发方式，所述第二触发方式与所述第一触发方式不同，所述第二触发方式可以为与所述第一触发方式的触发机制相反。

其中，所述预设次数为预设的次数，进一步地，所述预设次数可以根据需求设定，比如，所述预设次数为两次，所述编码器实现了定时器资源的共享，无需为每一路PWM信号腾出独自的定时器资源给输入接口，节省了定时器资源，提高了定时器资源的利用率。

在所述输入接口通过所述第二触发方式被触发之后，从所述编码器中读取通过所述第二触发方式被触发的时间点，关闭所述输入接口的外部中断触发方式。

可理解地，在所述输入接口被设定为所述第二触发方式之后被触发时，从所述编码器中读取被触发的时间点，同时停止所述输入接口的外部中断触发方式，即不会被外部的中断事件触发进行处理。

根据通过所述第二触发方式被触发的时间点以及两次通过所述第一触发方式被触发的时间点，运用预设脉宽占比模型确定所述PWM信号的PWM占空比。

可理解地，所述预设脉宽占比模型为预设在所述处理器中用于根据从所述编码器中读取的第一触发方式连续的两次被触发的时间点和紧接着的一次第二触发方式被触发的时间点计算出接收的所述PWM信号的PWM占空比的模型，将所述预设脉宽占比模型输出的所述PWM占空比通过所述预设接口反馈至所述上位机，所述PWM占空比体现了所述PWM信号的周期内高电位或者低电位的占比，如此，通过所述编码器中的一路输入接口及该输入接口的外部中断触发方式，就可以进行高精度的PWM占空比的测量，从而为后续能够准确地确定出所述待测电机的转动位置或者相位信息。

根据所述第二触发方式被触发的时间点以及确定所述PWM占空比的时间点，确定所述待测电机的当前修正角度值。

本发明实现了将编码器的输入接口的外部中断触发方式设定为与所述待测电机对应的第一触发方式；实时检测所述输入接口通过所述第一触发方式被触发的第一触发次数；在所述第一触发次数为预设次数时，将所述外部中断触发方式切换为与所述第一触发方式的触发机制相反的第二触发方式，并从编码器读取两次通过所述第一触发方式被触发的时间点；在所述输入接口通过所述第二触发方式被触发之后，从所述编码器中读取通过所述第二触发方式被触发的时间点，关闭所述输入接口的外部中断触发方式；根据通过所述第二触发方式被触发的时间点以及两次通过所述第一触发方式被触发的时间点，运用预设脉宽占比模型确定所述PWM信号的PWM占空比，根据所述第二触发方式被触发的时间点以及确定所述PWM占空比的时间点，确定所述待测电机的当前修正角度值，如此，通过一路不具有定时资源的输入接口及该输入接口的外部中断触发方式，就可以进行高精度的电机实时角度位置确定，提高了编码器接口的使用率及其定时器资源的利用率，从而能够准确地确定出电机的转动位置或者相位信息。

在一实施例中，所述脉宽占比模型为：

D＝(T2-T1)％(T1-T0)

其中，

D为PWM占空比；

T0为从编码器读取的第一次通过所述第一触发方式被触发的时间点；

T1为从编码器读取的第二次通过所述第一触发方式被触发的时间点；

T2为从所述编码器中读取的通过所述第二触发方式被触发的时间点。

可理解地，T1-T0为所述PWM信号的周期，T2-T1为第二次通过所述第一触发方式被触发的时间点距离第一次所述第二触发方式被触发的时间点的时长，之所以对T2-T1进行T1-T0求余，是因为在PWM信号的PWM占空比很小的时候，在输入接口第二次通过所述第一触发方式被触发后，所述外部中断触发方式切换为所述第二触发方式会存在一个时间延时，如果该时间延时内出现了真实的一次第二触发方式的触发事件，而该触发事件的时间点不会被记录，因为在所述第二触发方式切换之前，不会做相对应的响应，因此就需经过一个周期后才会记录被触发的时间点，才会从所述编码器中读取的通过所述第二触发方式被触发的时间点，因此，就需要去掉一个周期，求余的结果才是真正的PWM占空比，提高了PWM占空比识别的准确率和精确度。

在一实施例中，如图2所示，所述编码器包括圆形驱动板111以及安装在所述圆形驱动板111上的编码芯片112，所述待测电机的电机轴22的一端凹陷形成与所述驱动板适配的圆柱安装槽21，且所述电机轴22与所述圆柱安装槽21同轴设置，所述圆形驱动板111同轴安装在所述圆柱安装槽21中。

可理解地，所述圆形驱动板111为用于驱动编码器运行的电路板，所述编码芯片112安装在所述圆形驱动板111上，所述编码芯片112用于执行所述编码器的程序，实现所述编码器的功能，所述待测电机的电机轴22的一端凹陷形成与所述驱动板适配的圆柱安装槽21，且所述电机轴22与所述圆柱安装槽21同轴设置，所述圆柱安装槽21为用于安装所述圆形驱动板111，且统一将所述圆形驱动板111固定在所述待测电机中的电机轴22上，保证了安装的一致性，所述电机轴22与所述圆柱安装槽21同轴设置，所述圆形驱动板111同轴安装在所述圆柱安装槽21中，如此，无需在所述待测电机的定子组件23中开槽，以及无需为了霍尔传感器能够采集到准确的信号而进行高精度的开槽，从而减少了定子组件23开槽带来的磁场不均匀的异常现象，只需将圆形驱动板111安装在所述圆柱安装槽21中就可以确定所述待测电机的转子转动的实时角度位置，节省了成本，并提高了确定实时角度位置的精度。

在一实施例中，所述圆形驱动板111的直径小于或者等于所述圆柱安装槽21的直径，通过螺钉连接所述圆形驱动板111和所述圆柱安装槽21。

在一实施例中，所述圆形驱动板111的直径大于所述圆柱安装槽21的直径，该圆形驱动板111过盈配合安装在所述圆柱安装槽21中，此时，所述圆形驱动板111的外侧壁与所述圆柱安装槽21的内侧壁贴合。

在一实施例中，所述步骤S10中，所述根据所述第二触发方式被触发的时间点以及确定所述PWM占空比的时间点，确定所述待测电机的当前修正角度值，包括：

通过所述编码芯片112中的信号接口接收与所述第二触发方式被触发的时间点对应的第一相位信息。

可理解地，在所述输入接口通过所述第二触发方式被触发之后，通过所述编码芯片112中的所述信号接口接收来自所述待测电机的相位信息，将此时所述输入接口通过所述第二触发方式被触发的时间点接收到的相位信息确定为所述第一相位信息，所述信号接口为用于接收所述待测电机发出的与所述待测电机的相位相关的信号，例如：所述信号接口接收所述待测电机中的A相信号或者B相信号。

通过所述信号接口接收与确定所述PWM占空比的时间点所对应的第二相位信息。

可理解地，在所述预设脉宽占比模型输出所述PWM占空比的时刻，通过所述信号接口接收此刻来自所述待测电机的相位信息，将其记录为所述第二相位信息。

根据所述第一相位信息和所述第二相位信息确定所述当前修正角度值。

可理解地，将所述第二相位信息减去所述第一相位信息，得到修正值，再通过所述编码芯片112中预设的修正值-角度对照表查找与该修正值对应的角度，将查找到的该角度确定为所述当前修正角度值。

本实施例实现了通过所述编码芯片112中的信号接口接收与所述第二触发方式被触发的时间点对应的第一相位信息；通过所述信号接口接收与确定所述PWM占空比的时间点所对应的第二相位信息；根据所述第一相位信息和所述第二相位信息确定所述当前修正角度值，如此，能够确定出所述预设脉宽占比模型执行前后出现所述待测电机的转子当前轻微转动的角度，通过当前修正角度值进行后续的修正，能够提高了实时角度位置输出的准确性和可靠性。

S20，基于所述待测电机的机械零点位置，根据所述PWM占空比确定所述待测电机的绝对角度位置。

可理解地，所述待测电机包括U相、V相和W相，即所述待测电机为三相电机，所述待测电机的所述待测电机的U相、V相和W相在受到电磁力的影响下，转子停止转动，并被锁定在一个电气角的位置，将该位置记录为所述机械零点位置，所述机械零点位置也称为电气角零点位置，从所述存储器中调取预设占空比-角度对照表，所述预设占空比-角度对照表为基于不同的机械零点位置确定的占空比和角度之间的对照关系的表格，在所述预设占空比-角度对照表中查询与所述待测电机的所述机械零点位置以及所述PWM占空比对应的角度位置，并将查询出的所述角度位置记录为所述待测电机的绝对角度位置，所述绝对角度位置体现了PWM占空比所对应转动的角度。

在一实施例中，所述步骤S20之前，即所述基于所述待测电机的机械零点位置，根据所述PWM占空比确定所述待测电机的绝对角度位置之前，所述处理器执行所述计算机可读指令时还实现如下步骤：

向所述待测电机同步提供W相流至U相的第一电流，以及V相流至U相的第二电流，并检测所述待测电机是否停止转动；所述第一电流等于第二电流。

可理解地，所述第一电流和所述第二电流为历史确定机械零点位置统计获得的电流值，在向W相至U相通以所述第一电流，以及向V相至U相通以所述第二电流，由于电磁力的影响下，转子会正向和逆向来回转动，最终会锁定在一个位置，停止转动，经过历史统计的预设时间段后，检测所述待测电机是否停止转动，

在检测到所述待测电机停止转动时，通过所述编码器中的SPI接口接收所述待测电机的当前位置信息，并将所述当前位置信息确定为所述待测电机的机械零点位置。

可理解地，所述编码器还包括SPI接口，所述SPI接口也称为串行外设接口，通过所述SPI接口接收当前转子停止转动被锁定的位置信息，将其确定为所述待测电机的机械零点位置。

本实施例实现了通过向所述待测电机同步提供W相流至U相的第一电流，以及V相流至U相的第二电流，并检测所述待测电机是否停止转动；所述第一电流等于第二电流；在检测到所述待测电机停止转动时，通过所述编码器中的SPI接口接收所述待测电机的当前位置信息，并将所述当前位置信息确定为所述待测电机的机械零点位置，如此，通过电机电磁特性，对待测电机三相通以一定的电流，定子组件23形成的磁场与转子磁场相互作用会让电机定子组件23锁定在一个固定的电气角位置，通过SPI接口记录其机械零点位置，提高了机械零点位置识别的准确性和可靠性。

在一实施例中，所述步骤S20中，即所述基于所述待测电机的机械零点位置，根据所述PWM占空比确定所述待测电机的绝对角度位置，包括：

自存储器中调取预设占空比-角度对照表。

在所述预设占空比-角度对照表中，查询与所述待测电机的所述机械零点位置以及所述PWM占空比对应的角度位置，并将查询出的所述角度位置记录为所述待测电机的绝对角度位置。

可理解地，在所述预设占空比-角度对照表中，首先查找与所述待测电机的所述机械零点位置对应的占空比-角度表，再从该占空比-角度表中查询与所述PWM占空比对应的角度位置，从而将查询到的所述角度位置记录为所述待测电机的绝对角度位置。

本实施例实现了通过自存储器中调取预设占空比-角度对照表；在所述预设占空比-角度对照表中，查询与所述待测电机的所述机械零点位置以及所述PWM占空比对应的角度位置，并将查询出的所述角度位置记录为所述待测电机的绝对角度位置，如此，能够通过机械零点位置和PWM占空比，自动确定出待测电机的绝对角度位置，无需通过霍尔传感器进行识别，直接通过PWM信号就可以对照出与其相对应的绝对角度位置。

S30，根据所述当前修正角度值和所述绝对角度位置，确定出所述待测电机在与所述PWM占空比对应的周期内转动的实时角度位置。

可理解地，将所述当前修正角度值和所述绝对角度位置求和，即通过所述当前修正角度值对所述绝对角度位置进行修正，得到所述待测对象在与所述PWM占空比对应的周期(即所述PWM信号的周期)内转动的实时角度位置，如此，能够根据识别出PWM信号占空比，确定出绝对角度位置，并通过当前修正角度值对绝对角度位置进行修正，精准地输出所述待测电机实际转动的实际角度，提高了电机的实时角度位置的识别准确率，以及为后续待测电机的控制提高了精度。

本实施例实现了通过接收待测电机的PWM信号，识别出所述PWM信号的PWM占空比以及所述待测电机的当前修正角度值；基于所述待测电机的机械零点位置，根据所述PWM占空比确定所述待测电机的绝对角度位置；根据所述当前修正角度值和所述绝对角度位置，确定出所述待测电机在与所述PWM占空比对应的周期内转动的实时角度位置，因此，上述实施例实现了无需通过霍尔传感器，仅通过采集待测电机的PWM信号，从而识别出PWM占空比以及当前修正角度值，并基于机械零点位置，进而输出待测电机的实际角度位置，提高了电机的实时角度位置的识别准确率，以及无需霍尔传感器，节省了霍尔传感器成本以及开槽成本，提高了编码器的性能。

在一实施例中，提供一种电机实时角度位置确定方法，该电机实时角度位置确定方法与上述实施例中电机实时角度位置确定系统一一对应，并该电机实时角度位置确定方法应用在电机实时角度位置确定系统中，该电机实时角度位置确定方法包括如下步骤：

S10，接收待测电机的PWM信号，识别出所述PWM信号的PWM占空比以及所述待测电机的当前修正角度值。

可理解地，所述PWM信号也称为脉冲宽度调制信号，指的是具有脉宽的方波的信号，且所述PWM信号具有固定的周期和占空比，在需要获取所述待测电机的实时角度位置时，或者在所述待测电机上电或需要校正时，开始接收所述待测电机的所述PWM信号，对所述PWM信号进行PWM占空比识别，通过接收所述PWM信号的接口的外部中断触发方式的设定，采集不同触发方式被触发的时间点和不同触发方式切换的时间点，并通过预设的脉宽占比模型对采集的时间点确定出所述PWM信号的PWM占空比，以及通过编码器接收到所述待测电机在所述编码器执行所述脉宽占比模型前后的相位信息，识别出所述待测电机的当前修正角度值，所述当前修正角度值为当前需确定所述待测电机的实时角度位置所需要补偿的角度值，即所述当前修正角度值表征了在当前执行所述脉宽占比模型输出PWM占空比的过程中所述待测电机的转子转动的角度偏移，以便后续精确地确定出所述待测电机的实时角度位置。

在一实施例中，所述待测电机实时角度位置确定系统还包括具有输入接口的编码器，所述处理器连接所述编码器，所述编码器通过所述输入接口连接所述待测电机。

可理解地，所述编码器为接收所述待测电机的相关信息，并进行转换后反馈至所述处理器的器件，所述编码器与所述处理器连接，所述编码器包括所述输入接口，所述输入接口用于接收所述待测电机的所述PWM信号。

所述步骤S10中，即所述识别出所述PWM信号的PWM占空比，包括：

将编码器的输入接口的外部中断触发方式设定为与所述待测电机对应的第一触发方式。

可理解地，所述输入接口为所述编码器的一个不具有寄存器功能的输入输出接口，所述输入接口具有外部中断的功能，即所述输入接口能够接收不同的外部中断触发方式的中断事件进行执行相应的中断事件的程序，所述外部中断触发方式包括上升沿触发方式、下降沿触发方式、高电平触发方式和低电平触发方式，输入接口的外部中断触发方式可以设定为上升沿触发方式、下降沿触发方式、高电平触发方式或者低电平触发方式，所述第一触发方式为根据所述待测电机输出的PWM信号的特性确定的外部中断触发方式，不同的电机对应的不同的第一触发方式，例如：待测电机输出的PWM信号中高电平占整个周期的占比体现了该待测电机的PWM占空比或者位置信息，第一触发方式就为上升沿触发方式(即接收到的PWM信号出现上升沿时触发)，或者待测电机输出的PWM信号中低电平占整个周期的占比体现了该待测电机的PWM占空比或者位置信息，第一触发方式就为下降沿触发方式等等，所述待测电机通过所述PWM信号能够体现当前的相关的位置或者相位信息。

实时检测所述输入接口通过所述第一触发方式被触发的第一触发次数。

可理解地，实时检测所述第一触发次数，所述第一触发次数为触发所述第一触发方式的次数。

在所述第一触发次数为预设次数时，将所述外部中断触发方式切换为与所述第一触发方式的触发机制相反的第二触发方式，并从编码器读取两次通过所述第一触发方式被触发的时间点。

可理解地，所述编码器还用于记录所有接口被触发的时间点，即所述编码器包括共享的时钟模块，通过该时钟模块能够记录各个接口被触发的时间点，或者提供给各个接口当前时间点，在第一次触发所述第一触发方式时，从所述编码器中读取该被触发的时间点，在第二次触发所述第一触发方式时，从所述编码器中读取该触发的时间点，在第二次触发所述第一触发方式之后，将输入接口的外部中断触发方式切换为所述第二触发方式，所述第二触发方式与所述第一触发方式不同，所述第二触发方式可以为与所述第一触发方式的触发机制相反。

其中，所述编码器实现了定时器资源的共享，无需为每一路PWM信号腾出独自的定时器资源给输入接口，节省了定时器资源，提高了定时器资源的利用率。

在所述输入接口通过所述第二触发方式被触发之后，从所述编码器中读取通过所述第二触发方式被触发的时间点，关闭所述输入接口的外部中断触发方式。

可理解地，在所述输入接口被设定为所述第二触发方式之后被触发时，从所述编码器中读取被触发的时间点，同时停止所述输入接口的外部中断触发方式，即不会被外部的中断事件触发进行处理。

根据通过所述第二触发方式被触发的时间点以及两次通过所述第一触发方式被触发的时间点，运用预设脉宽占比模型确定所述PWM信号的PWM占空比。

可理解地，所述预设脉宽占比模型为预设在所述处理器中用于根据从所述编码器中读取的第一触发方式连续的两次被触发的时间点和紧接着的一次第二触发方式被触发的时间点计算出接收的所述PWM信号的PWM占空比的模型，将所述预设脉宽占比模型输出的所述PWM占空比通过所述预设接口反馈至所述上位机，所述PWM占空比体现了所述PWM信号的周期内高电位或者低电位的占比，如此，通过所述编码器中的一路输入接口及该输入接口的外部中断触发方式，就可以进行高精度的PWM占空比的测量，从而为后续能够准确地确定出所述待测电机的转动位置或者相位信息。

根据所述第二触发方式被触发的时间点以及确定所述PWM占空比的时间点，确定所述待测电机的当前修正角度值。

本实施例实现了将编码器的输入接口的外部中断触发方式设定为与所述待测电机对应的第一触发方式；实时检测所述输入接口通过所述第一触发方式被触发的第一触发次数；在所述第一触发次数为预设次数时，将所述外部中断触发方式切换为与所述第一触发方式的触发机制相反的第二触发方式，并从编码器读取两次通过所述第一触发方式被触发的时间点；在所述输入接口通过所述第二触发方式被触发之后，从所述编码器中读取通过所述第二触发方式被触发的时间点，关闭所述输入接口的外部中断触发方式；根据通过所述第二触发方式被触发的时间点以及两次通过所述第一触发方式被触发的时间点，运用预设脉宽占比模型确定所述PWM信号的PWM占空比，根据所述第二触发方式被触发的时间点以及确定所述PWM占空比的时间点，确定所述待测电机的当前修正角度值，如此，通过一路不具有定时资源的输入接口及该输入接口的外部中断触发方式，就可以进行高精度的电机实时角度位置确定，提高了编码器接口的使用率及其定时器资源的利用率，从而能够准确地确定出电机的转动位置或者相位信息。

在一实施例中，所述脉宽占比模型为：

D＝(T2-T1)％(T1-T0)

其中，

D为PWM占空比；

T0为从编码器读取的第一次通过所述第一触发方式被触发的时间点；

T1为从编码器读取的第二次通过所述第一触发方式被触发的时间点；

T2为从所述编码器中读取的通过所述第二触发方式被触发的时间点。

可理解地，T1-T0为所述PWM信号的周期，T2-T1为第二次通过所述第一触发方式被触发的时间点距离第一次所述第二触发方式被触发的时间点的时长，之所以对T2-T1进行T1-T0求余，是因为在PWM信号的PWM占空比很小的时候，在输入接口第二次通过所述第一触发方式被触发后，所述外部中断触发方式切换为所述第二触发方式会存在一个时间延时，如果该时间延时内出现了真实的一次第二触发方式的触发事件，而该触发事件的时间点不会被记录，因为在所述第二触发方式切换之前，不会做相对应的响应，因此就需经过一个周期后才会记录被触发的时间点，才会从所述编码器中读取的通过所述第二触发方式被触发的时间点，因此，就需要去掉一个周期，求余的结果才是真正的PWM占空比，提高了PWM占空比识别的准确率和精确度。

在一实施例中，所述编码器包括圆形驱动板111以及安装在所述圆形驱动板111上的编码芯片112，所述待测电机的电机轴22的一端凹陷形成与所述驱动板适配的圆柱安装槽21，且所述电机轴22与所述圆柱安装槽21同轴设置，所述圆形驱动板111同轴安装在所述圆柱安装槽21中。

可理解地，所述圆形驱动板111为用于驱动编码器运行的电路板，所述编码芯片112安装在所述圆形驱动板111上，所述编码芯片112用于执行所述编码器的程序，实现所述编码器的功能，所述待测电机的电机轴22的一端凹陷形成与所述驱动板适配的圆柱安装槽21，且所述电机轴22与所述圆柱安装槽21同轴设置，所述圆柱安装槽21为用于安装所述圆形驱动板111，且统一将所述圆形驱动板111固定在所述待测电机中的电机轴22上，保证了安装的一致性，所述电机轴22与所述圆柱安装槽21同轴设置，所述圆形驱动板111同轴安装在所述圆柱安装槽21中，如此，无需在所述待测电机的定子组件23中开槽，以及无需为了霍尔传感器能够采集到准确的信号而进行高精度的开槽，从而减少了定子组件23开槽带来的磁场不均匀的异常现象，只需将圆形驱动板111安装在所述圆柱安装槽21中就可以确定所述待测电机的转子转动的实时角度位置，节省了成本，并提高了确定实时角度位置的精度。

在一实施例中，所述圆形驱动板111的直径小于或者等于所述圆柱安装槽21的直径，通过螺钉连接所述圆形驱动板111和所述圆柱安装槽21，具体地，所述圆形驱动板111设有第一安装孔，所述圆柱安装槽21的底部设有第二安装孔，所述圆形驱动板111通过穿过第一安装孔和第二安装孔的螺钉固定在电机轴22上，进而使得连接稳固。

在一实施例中，所述圆形驱动板111的直径大于所述圆柱安装槽21的直径，该圆形驱动板111过盈配合安装在所述圆柱安装槽21中，此时，所述圆形驱动板111的外侧壁与所述圆柱安装槽21的内侧壁贴合。

在一实施例中，所述步骤S10中，所述根据所述第二触发方式被触发的时间点以及确定所述PWM占空比的时间点，确定所述待测电机的当前修正角度值，包括：

通过所述编码芯片112中的信号接口接收与所述第二触发方式被触发的时间点对应的第一相位信息。

可理解地，在所述输入接口通过所述第二触发方式被触发之后，通过所述编码芯片112中的所述信号接口接收来自所述待测电机的相位信息，将此时所述输入接口通过所述第二触发方式被触发的时间点接收到的相位信息确定为所述第一相位信息，所述信号接口为用于接收所述待测电机发出的与所述待测电机的相位相关的信号，例如：所述信号接口接收所述待测电机中的A相信号或者B相信号。

通过所述信号接口接收与确定所述PWM占空比的时间点所对应的第二相位信息。

可理解地，在所述预设脉宽占比模型输出所述PWM占空比的时刻，通过所述信号接口接收此刻来自所述待测电机的相位信息，将其记录为所述第二相位信息。

根据所述第一相位信息和所述第二相位信息确定所述当前修正角度值。

可理解地，将所述第二相位信息减去所述第一相位信息，得到修正值，再通过所述编码芯片112中预设的修正值-角度对照表查找与该修正值对应的角度，将查找到的该角度确定为所述当前修正角度值。

本实施例实现了通过所述编码芯片112中的信号接口接收与所述第二触发方式被触发的时间点对应的第一相位信息；通过所述信号接口接收与确定所述PWM占空比的时间点所对应的第二相位信息；根据所述第一相位信息和所述第二相位信息确定所述当前修正角度值，如此，能够确定出所述预设脉宽占比模型执行前后出现所述待测电机的转子当前轻微转动的角度，通过当前修正角度值进行后续的修正，能够提高了实时角度位置输出的准确性和可靠性。

S20，基于所述待测电机的机械零点位置，根据所述PWM占空比确定所述待测电机的绝对角度位置。

可理解地，所述待测电机包括U相、V相和W相，即所述待测电机为三相电机，所述待测电机的所述待测电机的U相、V相和W相在受到电磁力的影响下，转子停止转动，并被锁定在一个电气角的位置，将该位置记录为所述机械零点位置，所述机械零点位置也称为电气角零点位置，从所述存储器中调取预设占空比-角度对照表，所述预设占空比-角度对照表为基于不同的机械零点位置确定的占空比和角度之间的对照关系的表格，在所述预设占空比-角度对照表中查询与所述待测电机的所述机械零点位置以及所述PWM占空比对应的角度位置，并将查询出的所述角度位置记录为所述待测电机的绝对角度位置，所述绝对角度位置体现了PWM占空比所对应转动的角度。

在一实施例中，所述步骤S20之前，即所述基于所述待测电机的机械零点位置，根据所述PWM占空比确定所述待测电机的绝对角度位置之前，包括：

向所述待测电机同步提供W相流至U相的第一电流，以及V相流至U相的第二电流，并检测所述待测电机是否停止转动；所述第一电流等于第二电流。

可理解地，所述第一电流和所述第二电流为历史确定机械零点位置统计获得的电流值，在向W相至U相通以所述第一电流，以及向V相至U相通以所述第二电流，由于电磁力的影响下，转子会正向和逆向来回转动，最终会锁定在一个位置，停止转动，经过历史统计的预设时间段后，检测所述待测电机是否停止转动，

在检测到所述待测电机停止转动时，通过所述编码器中的SPI接口接收所述待测电机的当前位置信息，并将所述当前位置信息确定为所述待测电机的机械零点位置。

可理解地，所述编码器还包括SPI接口，所述SPI接口也称为串行外设接口，通过所述SPI接口接收当前转子停止转动被锁定的位置信息，将其确定为所述待测电机的机械零点位置。

本实施例实现了通过向所述待测电机同步提供W相流至U相的第一电流，以及V相流至U相的第二电流，并检测所述待测电机是否停止转动；所述第一电流等于第二电流；在检测到所述待测电机停止转动时，通过所述编码器中的SPI接口接收所述待测电机的当前位置信息，并将所述当前位置信息确定为所述待测电机的机械零点位置，如此，通过电机电磁特性，对待测电机三相通以一定的电流，定子组件23形成的磁场与转子磁场相互作用会让电机定子组件23锁定在一个固定的电气角位置，通过SPI接口记录其机械零点位置，提高了机械零点位置识别的准确性和可靠性。

在一实施例中，所述步骤S20中，即所述基于所述待测电机的机械零点位置，根据所述PWM占空比确定所述待测电机的绝对角度位置，包括：

自存储器中调取预设占空比-角度对照表。

在所述预设占空比-角度对照表中，查询与所述待测电机的所述机械零点位置以及所述PWM占空比对应的角度位置，并将查询出的所述角度位置记录为所述待测电机的绝对角度位置。

可理解地，在所述预设占空比-角度对照表中，首先查找与所述待测电机的所述机械零点位置对应的占空比-角度表，再从该占空比-角度表中查询与所述PWM占空比对应的角度位置，从而将查询到的所述角度位置记录为所述待测电机的绝对角度位置。

本实施例实现了通过自存储器中调取预设占空比-角度对照表；在所述预设占空比-角度对照表中，查询与所述待测电机的所述机械零点位置以及所述PWM占空比对应的角度位置，并将查询出的所述角度位置记录为所述待测电机的绝对角度位置，如此，能够通过机械零点位置和PWM占空比，自动确定出待测电机的绝对角度位置，无需通过霍尔传感器进行识别，直接通过PWM信号就可以对照出与其相对应的绝对角度位置。

S30，根据所述当前修正角度值和所述绝对角度位置，确定出所述待测电机在与所述PWM占空比对应的周期内转动的实时角度位置。

可理解地，将所述当前修正角度值和所述绝对角度位置求和，即通过所述当前修正角度值对所述绝对角度位置进行修正，得到所述待测对象在与所述PWM占空比对应的周期(即所述PWM信号的周期)内转动的实时角度位置，如此，能够根据识别出PWM信号占空比，确定出绝对角度位置，并通过当前修正角度值对绝对角度位置进行修正，精准地输出所述待测电机实际转动的实际角度，提高了电机的实时角度位置的识别准确率，以及为后续待测电机的控制提高了精度。

本实施例实现了通过接收待测电机的PWM信号，识别出所述PWM信号的PWM占空比以及所述待测电机的当前修正角度值；基于所述待测电机的机械零点位置，根据所述PWM占空比确定所述待测电机的绝对角度位置；根据所述当前修正角度值和所述绝对角度位置，确定出所述待测电机在与所述PWM占空比对应的周期内转动的实时角度位置，因此，上述实施例实现了无需通过霍尔传感器，仅通过采集待测电机的PWM信号，从而识别出PWM占空比以及当前修正角度值，并基于机械零点位置，进而输出待测电机的实际角度位置，提高了电机的实时角度位置的识别准确率，以及无需霍尔传感器，节省了霍尔传感器成本以及开槽成本，提高了编码器的性能。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中电机实时角度位置确定方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种电机实时角度位置确定系统，其特征在于，包括存储器、连接待测电机的处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序计算机可读指令，所述处理器执行所述计算机可读指令时实现如下步骤：

接收待测电机的PWM信号，识别出所述PWM信号的PWM占空比以及所述待测电机的当前修正角度值；

基于所述待测电机的机械零点位置，根据所述PWM占空比确定所述待测电机的绝对角度位置；

根据所述当前修正角度值和所述绝对角度位置，确定出所述待测电机在与所述PWM占空比对应的周期内转动的实时角度位置。

2.如权利要求1所述的电机实时角度位置确定系统，其特征在于，所述待测电机实时角度位置确定系统还包括具有输入接口的编码器，所述处理器连接所述编码器，所述编码器通过所述输入接口连接所述待测电机；

所述识别出所述PWM信号的PWM占空比，包括：

将编码器的输入接口的外部中断触发方式设定为与所述待测电机对应的第一触发方式；

实时检测所述输入接口通过所述第一触发方式被触发的第一触发次数；

在所述第一触发次数为预设次数时，将所述外部中断触发方式切换为与所述第一触发方式的触发机制相反的第二触发方式，并从编码器读取两次通过所述第一触发方式被触发的时间点；

在所述输入接口通过所述第二触发方式被触发之后，从所述编码器中读取通过所述第二触发方式被触发的时间点，关闭所述输入接口的外部中断触发方式；

根据通过所述第二触发方式被触发的时间点以及两次通过所述第一触发方式被触发的时间点，运用预设脉宽占比模型确定所述PWM信号的PWM占空比；

根据所述第二触发方式被触发的时间点以及确定所述PWM占空比的时间点，确定所述待测电机的当前修正角度值。

3.如权利要求2所述的电机实时角度位置确定系统，其特征在于，所述编码器包括圆形驱动板以及安装在所述圆形驱动板上的编码芯片，所述待测电机的电机轴的一端凹陷形成与所述驱动板适配的圆柱安装槽，且所述电机轴与所述圆柱安装槽同轴设置，所述圆形驱动板同轴安装在所述圆柱安装槽中。

4.如权利要求2所述的电机实时角度位置确定系统，其特征在于，所述脉宽占比模型为：

D＝(T2-T1)％(T1-T0)

其中，

D为PWM占空比；

T0为从编码器读取的第一次通过所述第一触发方式被触发的时间点；

T1为从编码器读取的第二次通过所述第一触发方式被触发的时间点；

T2为从所述编码器中读取的通过所述第二触发方式被触发的时间点。

5.如权利要求2所述的电机实时角度位置确定系统，其特征在于，所述基于所述待测电机的机械零点位置，根据所述PWM占空比确定所述待测电机的绝对角度位置之前，所述处理器执行所述计算机可读指令时还实现如下步骤：

向所述待测电机同步提供W相流至U相的第一电流，以及V相流至U相的第二电流，并检测所述待测电机是否停止转动；所述第一电流等于第二电流；

在检测到所述待测电机停止转动时，通过所述编码器中的SPI接口接收所述待测电机的当前位置信息，并将所述当前位置信息确定为所述待测电机的机械零点位置。

6.如权利要求2所述的电机实时角度位置确定系统，其特征在于，所述根据所述第二触发方式被触发的时间点以及确定所述PWM占空比的时间点，确定所述待测电机的当前修正角度值，包括：

通过所述编码芯片中的信号接口接收与所述第二触发方式被触发的时间点对应的第一相位信息；

通过所述信号接口接收与确定所述PWM占空比的时间点所对应的第二相位信息；

根据所述第一相位信息和所述第二相位信息确定所述当前修正角度值。

7.如权利要求1所述的电机实时角度位置确定系统，其特征在于，所述基于所述待测电机的机械零点位置，根据所述PWM占空比确定所述待测电机的绝对角度位置，包括：

自存储器中调取预设占空比-角度对照表；

在所述预设占空比-角度对照表中，查询与所述待测电机的所述机械零点位置以及所述PWM占空比对应的角度位置，并将查询出的所述角度位置记录为所述待测电机的绝对角度位置。

8.一种电机实时角度位置确定方法，其特征在于，包括：

接收待测电机的PWM信号，识别出所述PWM信号的PWM占空比以及所述待测电机的当前修正角度值；

基于所述待测电机的机械零点位置，根据所述PWM占空比确定所述待测电机的绝对角度位置；

根据所述当前修正角度值和所述绝对角度位置，确定出所述待测电机在与所述PWM占空比对应的周期内转动的实时角度位置。

9.如权利要求8所述的电机实时角度位置确定方法，其特征在于，所述识别出所述PWM信号的PWM占空比，包括：

将编码器的输入接口的外部中断触发方式设定为与所述待测电机对应的第一触发方式；

实时检测所述输入接口通过所述第一触发方式被触发的第一触发次数；

在所述第一触发次数为预设次数时，将所述外部中断触发方式切换为与所述第一触发方式的触发机制相反的第二触发方式，并从编码器读取两次通过所述第一触发方式被触发的时间点；

在所述输入接口通过所述第二触发方式被触发之后，从所述编码器中读取通过所述第二触发方式被触发的时间点，关闭所述输入接口的外部中断触发方式；

根据通过所述第二触发方式被触发的时间点以及两次通过所述第一触发方式被触发的时间点，运用预设脉宽占比模型确定所述PWM信号的PWM占空比。

10.如权利要求9所述的电机实时角度位置确定方法，其特征在于，所述脉宽占比模型为：

D＝(T2-T1)％(T1-T0)

其中，

D为PWM占空比；

T0为从编码器读取的第一次通过所述第一触发方式被触发的时间点；

T1为从编码器读取的第二次通过所述第一触发方式被触发的时间点；

T2为从所述编码器中读取的通过所述第二触发方式被触发的时间点。

11.如权利要求9所述的电机实时角度位置确定方法，其特征在于，所述识别出所述待测电机的当前修正角度值，包括：

通过所述编码芯片中的信号接口接收与所述第二触发方式被触发的时间点对应的第一相位信息；

通过所述信号接口接收与确定所述PWM占空比的时间点所对应的第二相位信息；

根据所述第一相位信息和所述第二相位信息确定所述当前修正角度值。

12.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求8至11任一项所述电机实时角度位置确定方法。

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