CN106059400A - 一种电机hall速度平滑处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电机控制技术，具体涉及一种电机HALL速度平滑处理方法。本发明电机HALL速度平滑处理方法，先计算电机某HALL状态转动一圈的时间差，用转动一圈的360°除以转动时间及平滑计数器所累加的时间，即为当前的HALL速度，如果当前的HALL状态更新，平滑计算器所累加的时间为零；如果当前的HALL状态不更新，此时将平滑计数器开始累加，其所累加得到的平滑时间与转动时间进行叠加得到总时间，用于计算HALL速度，使HALL速度突变为0的阶跃跳变过程处理为一个平滑渐变过程。从而更好的完成电机的速度环控制，解决电机的抖动问题，达到电机控制更加理想的目的。

Description

一种电机HALL速度平滑处理方法

技术领域

本发明属于电机控制技术，具体涉及一种电机HALL速度平滑处理方法。

背景技术

电机的闭环控制通常都采用位置环、速度环、电流环等经典的闭环策略进行控制，而电机(本文均指直流无刷电机)的速度环，速度反馈即为电机的当前的HALL速度。对于电机的HALL速度计算，有很多种方法，目前比较经典的方法就是直接利用电机旋转一周，HALL变换一个周期的时间进行计算当前HALL的速度。

在电机的控制中，HALL速度作为反馈的输入，质量的好坏直接影响到电机的控制品质，传统的方法直接计算HALL速度，在HALL状态不更新的情况下，直接置电机的速度为0，因此在电机突然静止的情况下，电机速度就会出现一个从较大值到0的阶跃跳变，电机速度环的控制就会出现一个毛刺，从而出现电机在停下的时刻出现抖动的现象。那么解决上述问题的根本就是如何让HALL速度的突变变得更加平滑。

图1所示是传统的电机HALL速度计算方法，该方法简单直接，利用当前HALL状态是否变化进行HALL速度的计算，如果HALL状态未发生改变，则直接计算的HALL速度为0。如果对于160V的高压电机来说，用PWM控制电机启动和停止，在电机停止的一瞬间，高压电机的运动非常快，如果速度反馈从很大的速度骤然降到0，那么在电机的控制中，速度环的反馈就会有一个比较大的毛刺，从而导致电机出现抖动现象，高压电机的电机抖动往往会引起毛刺电流的产生，大的毛刺电流经常会烧断电机的绕组，烧坏电路板。

通常情况下，电机的控制部分驱动都是利用FPGA实现的，而DSP中的软件通常只用来进行闭环的控制，这样在FPGA中，软件不需要进行HALL状态的判断，直接用FPGA计算好的速度即可。而目前的大部分芯片，都支持单独控制电机，直接应用芯片的PWM进行电机的控制，因此软件不得不考虑电机速度的计算方法。如何完成高精度的电机控制，如何用软件实现速度环反馈的数据平滑综合，就成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是：提供一种能够有效减少电机HALL速度突变，防止电机抖动的平滑处理方法。

本发明的技术方案是：一种电机HALL速度平滑处理方法，先计算电机某HALL状态转动一圈的时间差，用转动一圈的360°除以转动时间及平滑计数器所累加的时间，即为当前的HALL速度，如果当前的HALL状态更新，平滑计算器所累加的时间为零；如果当前的HALL状态不更新，此时将平滑计数器开始累加，其所累加得到的平滑时间与转动时间进行叠加得到总时间，用于计算HALL速度，使HALL速度突变为0的阶跃跳变过程处理为一个平滑渐变过程。

所述平滑计算器累加计数是以周期任务的频率为基准进行自我累加计数，并与自定义的小帧周期相乘得到平滑时间。

所述的电机HALL速度平滑处理方法，其具体过程如下：

步骤1)：选定电机的一个HALL状态，记录该状态当前出现的时刻HALL_TIME_NOW和上一次出现的时刻HALL_TIME_LAST；

步骤2)：判断当前电机的HALL状态是否有更新，如有更新则转入步骤4)，否则转入步骤3)；

步骤3)：平滑计数器FADER_CNT开始累加，如果平滑计数器超过阈值δ，则平滑计数器FADER_CNT的值为δ，转入步骤5)；

步骤4)：判断当前电机HALL状态的此刻出现时刻HALL_TIME_NOW和上一次出现时刻HALL_TIME_LAST是否相等，如果相等，则平滑计数器的数值为1，否则平滑计数器的值为0，转入步骤5)；

步骤5)：计算当前的HALL速度，HALL速度的计算公式为：

360°/[(HALL_TIME_NOW-HALL_TIME_LAST)+FADER_CNT*T]，其中T为自定义的小帧周期，转入步骤6)；

步骤6)：输出计算的HALL速度值。

本发明的技术效果是：本发明主要涉及的是HALL速度计算方法优化，在传统的HALL速度计算方法的基础上，利用平滑计数器小帧计数的大小来调整速度降低的斜率，进行HALL速度平滑的处理，更好的完成电机的速度环控制，解决电机的抖动问题，达到电机控制更加理想的目的。

附图说明

图1是传统的电机HALL速度计算流程示意图；

图2是本发明处理后电机HALL速度计算流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：

本发明电机HALL速度平滑处理方法，先计算电机某HALL状态转动一圈的时间差，用转动一圈的360°除以转动时间及平滑计数器所累加的时间，即为当前的HALL速度，如果当前的HALL状态更新，平滑计算器所累加的时间为零；如果当前的HALL状态不更新，此时将平滑计数器开始累加，其所累加得到的平滑时间与转动时间进行叠加得到总时间，用于计算HALL速度，使HALL速度突变为0的阶跃跳变过程处理为一个平滑渐变过程。其中，所述平滑计算器累加计数是以周期任务的频率为基准进行自我累加计数，并与自定义的小帧周期相乘得到平滑时间。从而可以利用平滑计数器处理突变速度，实现对电机速度的控制，消除电机的抖动。

如图2所示，某实例中：使用市面上的某芯片MPC5644A，主频设置为120MHz，同时控制两个直流无刷电机，电机搭配HALL传感器，其中HALL状态0x1～0x6为正常状态，0x0和0x7为非法状态，CPU通过PWM波进行电机转动的控制。在软件的控制中，设置平滑计数器fader_cnt，初始值为0，平滑计数器的上限阈值设置为1000，平滑计数器没周期累加1，HALL状态记录时间单位为秒(s)，小帧周期时间为2s，使用本发明的实例步骤如下。

1)电机当前匀速转动，选择HALL状态0x6作为计算的基准状态，当前拍的HALL状态0x6的时间为236.7512s，而上一拍HALL状态0x6的时间为232.1953s。

2)当前HALL状态为0x1，即HALL状态发生了变化。

3)HALL状态0x6当前的时间和上一拍的时间不相同，则此时平滑计数器为0，平滑时间相应为0。

4)计算HALL速度，采用公式

360°/[(HALL_TIME_NOW-HALL_TIME_LAST)+FADER_CNT*T]＝

360°/[(236.7512-232.1953)+0*0.002]＝79.0184°/s。

5)当前电机的输出PWM为0，电机突然停止。并且当前的电机HALL状态为0x2，上一拍的电机HALL状态也为0x2。

6)平滑计数器开始累加，当前平滑计数器累加到500。则按照公式计算当前的HALL速度为360°/[0+0*2*500]＝0.36°/s，即HALL速度慢慢降低到0.36°/s。

另外，也可以调整平滑计数器增加的快慢，平滑计数器小帧计数的大小来调整速度降低的斜率，进一步更好的完成电机的速度环控制，优化整个电机的控制过程。

Claims (3)

1.一种电机HALL速度平滑处理方法，其特征在于，先计算电机某HALL状态转动一圈的时间差，用转动一圈的360°除以转动时间及平滑计数器所累加的时间，即为当前的HALL速度，如果当前的HALL状态更新，平滑计算器所累加的时间为零；如果当前的HALL状态不更新，此时将平滑计数器开始累加，其所累加得到的平滑时间与转动时间进行叠加得到总时间，用于计算HALL速度，使HALL速度突变为0的阶跃跳变过程处理为一个平滑渐变过程。

2.根据权利要求1所述的电机HALL速度平滑处理方法，其特征在于，所述平滑计算器累加计数是以周期任务的频率为基准进行自我累加计数，并与自定义的小帧周期相乘得到平滑时间。

3.根据权利要求1所述的电机HALL速度平滑处理方法，其特征在于，具体过程如下：

步骤1)：选定电机的一个HALL状态，记录该状态当前出现的时刻HALL_TIME_NOW和上一次出现的时刻HALL_TIME_LAST；

步骤2)：判断当前电机的HALL状态是否有更新，如有更新则转入步骤4)，否则转入步骤3)；

步骤3)：平滑计数器FADER_CNT开始累加，如果平滑计数器超过阈值δ，则平滑计数器FADER_CNT的值为δ，转入步骤5)；

步骤4)：判断当前电机HALL状态的此刻出现时刻HALL_TIME_NOW和上一次出现时刻HALL_TIME_LAST是否相等，如果相等，则平滑计数器的数值为1，否则平滑计数器的值为0，转入步骤5)；

步骤5)：计算当前的HALL速度，HALL速度的计算公式为：

360°/[(HALL_TIME_NOW-HALL_TIME_LAST)+FADER_CNT*T]，其中T为自定义的小帧周期，转入步骤6)；

步骤6)：输出计算的HALL速度值。