CN116545322A - 一种伺服电机位置传感器误差补偿系统 - Google Patents

一种伺服电机位置传感器误差补偿系统 Download PDF

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蔡华祥
司昌龙
郝程鹏
陈星宇
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Abstract

本发明提供了一种伺服电机位置传感器误差补偿系统，包括上位机、驱动器、伺服电机2、联轴节，所述驱动器分别连接有伺服电机1、伺服电机2和上位机，伺服电机1与伺服电机2连接；所述驱动器内设有位置解码模块1和位置解码模块2，伺服电机1内设有低精度位置传感器，伺服电机2内设有高精度位置传感器。本发明通过给驱动器设计2个位置解码模块，同时对2个伺服电机的位置进行解码，两个伺服电机转子通过联轴节进行同心连接，通过采用伺服电机2高精度的位置作为伺服电机1位置补偿基准，提高位置补偿的可靠性；根据伺服电机1位置传感器的分辨率逐一对伺服电机1低精度的位置进行补偿，从而有效解决位置传感器因环境和安装等原因造成与实际位置偏差的问题。

Description

一种伺服电机位置传感器误差补偿系统
技术领域
本发明涉及一种伺服电机位置传感器误差补偿系统，属于电机控制技术领域。
背景技术
由于采用磁场定向控制(FOC)技术具有输出转矩脉动低、母线电压利用率高等优点，目前大多数伺服电机采用FOC进行控制。在进行FOC控制时，需要应用电机的电角度来进行PARK和反PARK变化，而伺服电机的电角度是由伺服电机的位置传感器采样换算后得到，如果位置传感器因环境和安装等原因带来的精度误差将会导致电机的电角度存在偏差，从而造成控制精度低、电流损耗大、系统运行噪声大等问题，影响伺服电机平稳、精确、高效的运行。
现有的方法大都是通过采用历史的位置数据，进行拟合等算法处理后对现有的位置进行补偿，但是这些补偿仅能弥补传感器自身精度的原因造成的误差，且这些算法都是基于前面的位置数据进行补偿，若电机在运行过程中出现抖动等状况，应用算法补偿将变得不可靠，加之如磁编码器等位置传感器安装偏心等安装造成与实际位置偏差的问题，应用算法是很难去发现这个问题并进行补偿的，因此，亟需一种方法对这种偏差进行补偿校正。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种伺服电机位置传感器误差补偿系统。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种伺服电机位置传感器误差补偿系统，包括上位机、驱动器、伺服电机2、联轴节，所述驱动器分别连接有伺服电机1、伺服电机2和上位机，伺服电机1与伺服电机2连接；所述驱动器内设有位置解码模块1和位置解码模块2，伺服电机1内设有低精度位置传感器，伺服电机2内设有高精度位置传感器。
所述低精度位置传感器需要进行位置误差补偿。
所述高精度位置传感器作为位置补偿的基准。
所述位置解码模块1对低精度位置传感器进行解码。
所述位置解码模块2对高精度位置传感器进行解码。
所述伺服电机1的转子通过联轴节与伺服电机2的转子同心连接。
该系统的误差补偿方法包括以下步骤：
步骤1：对系统进行上电，并初始化驱动器，设伺服电机1的低精度位置传感器分辨率为A位，伺服电机2的高精度位置传感器分辨率为B位；
步骤2：驱动器读取当前伺服电机1的位置为伺服电机1的初始角度X0°，读取当前伺服电机2的位置为伺服电机2的初始角度Y0°，设计数n＝0，发送给伺服电机1的定位角度为Zn°；
步骤3：Zn＝X0+n*360/2A，判断Zn是否大于等于360，若是，则Zn＝Zn-360，否则Zn＝Zn；
步骤4：通过上位机设定驱动器处于定位模式，发送定位角度Zn°到驱动器，并使能驱动器，待伺服电机1稳定到Zn°后，记录伺服电机2此时的位置Yn°；
步骤5：n＝n+1，判断n是否大于等于2A，若是，则跳转到步骤6；否则，跳转到步骤3。
步骤6：Zn＝X0-(n-2A)*360/2A，判断Zn是否小于0，若是，则Zn＝Zn+360，否则Zn＝Zn。
步骤7：通过上位机设定驱动器处于定位模式，发送定位角度Zn°到驱动器，并使能驱动器，待伺服电机1稳定到Zn°后，记录伺服电机2此时的位置Yn°；
步骤8：n＝n+1，判断n是否大于等于2A+1，若是，则跳转到步骤9，否则，跳转到步骤6；
步骤9：对记录的伺服电机2的位置Y0～n进行转换得到伺服电机1的位置Z0～n对应的高精度角度P0～n，P0～n＝X0+Y0-Y0～n，并对P0～n中小于0的角度加上360°，使P0～n都大于等于0；
步骤10：当驱动器读取到伺服电机1的位置为Xk°时，应用(Pk+P2 A +k)/2°替代Xk°，其中，0≤k<2A。
B大于A，且高精度位置传感器与实际角度的误差小于低精度位置传感器与实际角度的误差。
本发明的有益效果在于：通过给驱动器设计2个位置解码模块，同时对2个伺服电机的位置进行解码，两个伺服电机转子通过联轴节进行同心连接，通过采用伺服电机2高精度的位置作为伺服电机1位置补偿基准，提高位置补偿的可靠性；根据伺服电机1位置传感器的分辨率逐一对伺服电机1低精度的位置进行补偿，从而有效解决位置传感器因环境和安装等原因造成与实际位置偏差的问题，提升位置传感器的精度，有效提高伺服电机运行的功率、稳定性和降低电机运行噪声。
附图说明
图1是本发明系统的连接图；
图2是本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示，一种伺服电机位置传感器误差补偿系统包括：包括上位机、驱动器、伺服电机2、联轴节；其中伺服电机1采用低精度位置传感器，需要进行位置误差补偿，伺服电机2采用高精度位置传感器，作为位置补偿的基准；驱动器包含位置解码模块1、位置解码模块2，位置解码模块1对伺服电机1的位置传感器进行解码，位置解码模块2对伺服电机2的位置传感器进行解码，两个伺服电机转子通过联轴节进行同心连接。
如图2所示，该系统的误差补偿方法，具体包括如下步骤：
步骤1：对系统进行上电，并初始化驱动器，设伺服电机1的位置传感器分辨率为A位，伺服电机2的位置传感器分辨率为B位。
步骤2：驱动器读取当前伺服电机1的位置为伺服电机1的初始角度X0°，读取当前伺服电机2的位置为伺服电机2的初始角度Y0°，设计数n＝0，发送给伺服电机1的定位角度为Zn°。
步骤3：Zn＝X0+n*360/2A，判断Zn是否大于等于360，若是，则Zn＝Zn-360；否则Zn＝Zn。
步骤4：通过上位机设定驱动器处于定位模式，发送定位角度Zn°到驱动器，并使能驱动器，待伺服电机1稳定到Zn°后，记录伺服电机2此时的位置Yn°。
步骤5：n＝n+1，判断n是否大于等于2A，若是，则跳转到步骤6；否则，跳转到步骤3。
步骤6：Zn＝X0-(n-2A)*360/2A，判断Zn是否小于0，若是，则Zn＝Zn+360；否则Zn＝Zn。
步骤7：通过上位机设定驱动器处于定位模式，发送定位角度Zn°到驱动器，并使能驱动器，待伺服电机1稳定到Zn°后，记录伺服电机2此时的位置Yn°。
步骤8：n＝n+1，判断n是否大于等于2A+1，若是，则跳转到步骤9；否则，跳转到步骤6。
步骤9：对记录的伺服电机2的位置Y0～n进行转换得到伺服电机1的位置Z0～n对应的高精度角度P0～n，P0～n＝X0+Y0-Y0～n；并对P0～n中小于0的角度加上360°，使P0～n都大于等于0。
步骤10：当驱动器读取到伺服电机1的位置为Xk°时，应用(Pk+P2 A +k)/2°替代Xk°，其中，0≤k<2A。
进一步的，高精度位置传感器的分辨率B越大，高精度位置传感器与实际角度的误差就越小，则补偿后的角度就会越精确。

Claims (8)

1.一种伺服电机位置传感器误差补偿系统，其特征在于：包括上位机、驱动器、伺服电机2、联轴节，所述驱动器分别连接有伺服电机1、伺服电机2和上位机，伺服电机1与伺服电机2连接；所述驱动器内设有位置解码模块1和位置解码模块2，伺服电机1内设有低精度位置传感器，伺服电机2内设有高精度位置传感器。
2.如权利要求1所述的伺服电机位置传感器误差补偿系统，其特征在于：所述低精度位置传感器需要进行位置误差补偿。
3.如权利要求1所述的伺服电机位置传感器误差补偿系统，其特征在于：所述高精度位置传感器作为位置补偿的基准。
4.如权利要求1所述的伺服电机位置传感器误差补偿系统，其特征在于：所述位置解码模块1对低精度位置传感器进行解码。
5.如权利要求1所述的伺服电机位置传感器误差补偿系统，其特征在于：所述位置解码模块2对高精度位置传感器进行解码。
6.如权利要求1所述的伺服电机位置传感器误差补偿系统，其特征在于：所述伺服电机1的转子通过联轴节与伺服电机2的转子同心连接。
7.如权利要求1所述的伺服电机位置传感器误差补偿系统，其特征在于：该系统的误差补偿方法包括以下步骤：
步骤1：对系统进行上电，并初始化驱动器，设伺服电机1的低精度位置传感器分辨率为A位，伺服电机2的高精度位置传感器分辨率为B位；
步骤2：驱动器读取当前伺服电机1的位置为伺服电机1的初始角度X0°，读取当前伺服电机2的位置为伺服电机2的初始角度Y0°，设计数n＝0，发送给伺服电机1的定位角度为Zn o；
步骤3：Zn＝X0+n*360/2A，判断Zn是否大于等于360，若是，则Zn＝Zn-360，否则Zn＝Zn；
步骤4：通过上位机设定驱动器处于定位模式，发送定位角度Zn o到驱动器，并使能驱动器，待伺服电机1稳定到Zn o后，记录伺服电机2此时的位置Yn o；
步骤5：n＝n+1，判断n是否大于等于2A，若是，则跳转到步骤6；否则，跳转到步骤3。
步骤6：Zn＝X0-(n-2A)*360/2A，判断Zn是否小于0，若是，则Zn＝Zn+360，否则Zn＝Zn。
步骤7：通过上位机设定驱动器处于定位模式，发送定位角度Zn o到驱动器，并使能驱动器，待伺服电机1稳定到Zn o后，记录伺服电机2此时的位置Yn o；
步骤8：n＝n+1，判断n是否大于等于2A+1，若是，则跳转到步骤9，否则，跳转到步骤6；
步骤9：对记录的伺服电机2的位置Y0～n进行转换得到伺服电机1的位置Z0～n对应的高精度角度P0～n，P0～n＝X0+Y0-Y0～n，并对P0～n中小于0的角度加上360°，使P0～n都大于等于0；
步骤10：当驱动器读取到伺服电机1的位置为Xk o时，应用替代Xk o，其中，0≤k<2A。
8.如权利要求7所述的伺服电机位置传感器误差补偿系统，其特征在于：B大于A，且高精度位置传感器与实际角度的误差小于低精度位置传感器与实际角度的误差。
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