CN112104270B - 一种电机位置获取方法和电机控制*** - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种电机位置获取方法和电机控制***，方法包括：针对每个预先设置的采集时间段，执行以下操作：利用数据采集卡在本采集时间段内的N个采样点对旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号进行采集得到采样结果，其中，N由预先设置的时间段的长度和采样频率所确定；分别利用所采集的N个采样结果进行线性拟合，得到表示旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的拟合函数；分别根据拟合函数确定相对应的旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的幅值；根据所确定的幅值进行反正切计算，得到当前时刻电机的位置信息。通过本公开的方案，利用数据采集卡进行数据采集并对所采集数据进行线性拟合，可以获得更加准确的电机实时位置。

Description

一种电机位置获取方法和电机控制***

技术领域

本申请实施例涉及但不限于测井领域，尤其涉及一种电机位置获取方法和电机控制***。

背景技术

旋转变压器(本文可以简称旋变)作为位置传感器具有抗振动、耐污强以及较宽温度工作范围等优点，即使在一些比如深海、油井下的恶劣环境中，旋转变压器仍然能够稳定工作。因此，在一些极端环境中，使用旋转变压器越来越多。

为此，许多专家学者对于如何从旋转变压器的旋变信号中读取脉冲器电机位置信息进行了大量的研究。一些技术中，获取未知脉冲器电机的位置方法：①集成RDC芯片方法，②使用采集卡进行数据采集后使用锁相环进行数据处理和显示。

方法一：获取未知脉冲器电机位置的方法是使用集成RDC(resolver digitalconverter)芯片。

集成RDC芯片的电机一次侧输入正弦信号由芯片自己产生，但电机本身使用的是内部自身的激励信号，因此若需要使用RDC芯片来测量计算电机位置则需要同步电机自身激励信号与RDC芯片产生的信号，信号同步问题的工程难度较大。

方法二：使用数据采集卡进行数据采集后使用锁相环进行数据处理和显示。

采用锁相环进行数据实现对位置的计算，但锁相环的计算方式对信号的相位差相当敏感，同时由于激励信号和旋转变压器的输出信号的频率较高，在数据采集卡进行采集时容易由于采集时钟延迟问题出现相位差影响信号的相位关系。因此，在进行数据处理时，要对信号进行插值处理，这导致了难以进行实时处理的问题、以及引入新的误差来源影响测量精度。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本公开提供了一种电机位置获取方法和电机控制***，可以获得准确的脉冲器电机实时位置信息。

本公开提供了一种电机位置获取方法，应用于电气***，所述电气***包括电机和旋转变压器，所述旋转变压器并联数据采集卡，所述方法包括：

针对每个预先设置的采集时间段，执行以下操作：

利用所述数据采集卡在本采集时间段内的N个采样点对所述旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号进行采集得到采样结果，其中，N由预先设置的时间段的长度和采样频率所确定；

分别利用所采集的N个采样结果进行线性拟合，得到表示旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的拟合函数；

分别根据所述拟合函数确定相对应的旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的幅值；

根据所确定的幅值进行反正切计算，得到当前时刻电机的位置信息。

一种示例性的实施例中，所述分别利用所采集的N个采样结果进行线性拟合，得到表示旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的拟合函数，包括：

分别利用所采集N个采样结果，采用广义线性拟合算法和预先设置的拟合函数进行线性拟合处理；

分别得到相应的正弦信号的拟合函数和余弦信号的拟合函数；

其中，所述预先设置的拟合函数为：

y＝a₀sin(ωt)+a₁cos(ωt)+a₂；

其中，上述拟合函数中，a₀、a₁和a₂是未知参数；y表示采样结果，ω表示旋转变压器激励信号的频率，Sampling rate表示采样频率，

一种示例性的实施例中，所述分别根据所述拟合函数确定相对应的旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的幅值，包括：

分别根据所确定的拟合函数的参数a₀和a₁，按照幅值计算公式，得到旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的幅值；

其中，所述幅值计算公式，包括：

或者KTcosθ’，

KTsinθ’为拟合的旋转变压器输出的正弦信号的幅值，KTcosθ’为拟合的旋转变压器输出的正弦信号的幅值。

一种示例性的实施例中，所述根据所确定的幅值进行反正切计算，得到当前时刻电机的位置信息，包括：

根据所获得的KTsinθ’以及KTcosθ’的正负关系确定当前电机的位置信息θ在直角坐标系中的象限；

通过所述KTsinθ’以及KTcosθ’相除得到的数据进行反正切计算，确定当前时刻的电机的位置信息θ。

一种示例性的实施例中，所述利用所述数据采集卡在本时间段内的N个采样点对所述旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号进行采集得到的采样结果之前，方法还包括：

预先设置所述数据采集卡的采集参数和预先设置采集时间段；

其中，所述采集参数包括：采样时钟源、采样频率；

所述采集时间段为旋转变压器激励信号的五个周期。

本公开还提供了一种电机控制***，所述控制***包括：电机、旋转变压器、数据采集卡、处理器，其中，所述旋转变压器并联所述采集卡；

所述电机，用于输出正弦波形信号和余弦波形信号；

所述旋转变压器，用于监测所述电机输出的正弦波形信号和余弦波形信号，输出正弦信号和余弦信号；

所述数据采集卡，用于按照预先设置的采集时间段对所述旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号进行采集，得到每个采集时间段内的N个采样点作为本采集时间段内的采样结果，其中，N由预先设置的时间段的长度和采样频率所确定；

所述处理器，针对每个预先设置的采集时间段，分别执行以下操作：

分别利用所采集的N个采样结果进行线性拟合，得到表示旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的拟合函数；

分别根据所述拟合函数确定相对应的旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的幅值；

根据所确定的幅值进行反正切计算，得到当前时刻电机的位置信息。

一种示例性的实施例中，所述处理器分别利用所采集的N个采样结果进行线性拟合，得到表示旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的拟合函数，包括：

分别利用所采集N个采样结果，采用广义线性拟合算法和预先设置的拟合函数进行线性拟合处理；

分别得到相应的正弦信号的拟合函数和余弦信号的拟合函数；

其中，所述预先设置的拟合函数为：

y＝a₀sin(ωt)+a₁cos(ωt)+a₂；

其中，上述拟合函数中，a₀、a₁和a₂是未知参数；y表示采样结果，ω表示旋转变压器激励信号的频率，Sampling rate表示采样频率，

一种示例性的实施例中，所述处理器分别根据所述拟合函数确定相对应的旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的幅值，包括：

分别根据所确定的拟合函数的参数a₀和a₁，按照幅值计算公式，得到旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的幅值；

其中，所述幅值计算公式，包括：

或者KTcosθ’，

KTsinθ’为拟合的旋转变压器输出的正弦信号的幅值，KTcosθ’为拟合的旋转变压器输出的正弦信号的幅值。

一种示例性的实施例中，所述根据所确定的幅值进行反正切计算，得到当前时刻电机的位置信息，包括：

根据所获得的KTsinθ′以及KTcosθ’的正负关系确定当前电机的位置信息θ在直角坐标系中的象限；

通过所述KTsinθ’以及KTcosθ’相除得到的数据进行反正切计算，确定当前时刻的电机的位置信息θ。

一种示例性的实施例中，所述数据采集卡用于按照预先设置的采集时间段对所述旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号进行采集之前，还用于：

预先设置所述数据采集卡的采集参数和预先设置采集时间段；

其中，所述采集参数包括：采样时钟源、采样频率；

所述采集时间段为旋转变压器激励信号的五个周期。

本申请实施例提供了一种电机位置获取方法和电机控制***，方法包括：针对每个预先设置的采集时间段，执行以下操作：利用数据采集卡在本采集时间段内的N个采样点对所述旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号进行采集得到的采样结果，其中，N由预先设置的时间段的长度和采样频率所确定；分别利用所采集的N个采样结果进行线性拟合，得到表示旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的拟合函数；分别根据拟合函数确定相对应的旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的幅值；根据所确定的幅值进行反正切计算，得到当前时刻电机的位置信息。通过本公开的方案，利用数据采集卡进行数据采集并对采集数据进行线性拟合，可以获得更加准确的电机实时位置。

在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。

附图说明

图1为本申请实施例的电机位置获取方法的流程图；

图2为本申请实施例的电机控制***示意图；

图3为一些示例性实施例中电机位置获取方法的流程图。

具体实施方式

下文中将结合附图对本申请实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

随钻测井是指测井仪器在钻进时，对井下的工程参数和地质参数进行测量并上传。在钻进过程中，井下测量传感器测得工程参数及地层参数。将这些测得的参数(通常为模拟信号)，通过数据编码器，转换为数字信号。数字信号经过控制电路调制，调制后的控制信号将传递给驱动电路。驱动电路驱动控制电机运动，电机按着控制电路给定的控制信号进行运动，带动摆动阀泥浆脉冲发生器转子按照相应的轨迹旋转或摆动，摆动阀脉冲发生器的定转子剪切流经的流体，产生泥浆压力波信号；这些泥浆压力波信号，经过钻杆内泥浆传输到地面立管上，数据采集***对地面立管上压力传感器进行压力信号采集；通过解调***对井下的压力信号进行解析，传输上来的泥浆脉冲信号转换为井下工程参数和地层参数。

该项技术包含的主要技术特征如下。

1)控制对象为伺服电机，位置检测为旋转变压器。

2)电机输出的控制信息，即运动方式包括：运动轨迹，帧结构。

3)运动轨迹，即电动机转子输出位置波形，如正弦波、方波、三角波或半正弦波等。

4)帧结构，对于脉冲器来讲，为了把井下是数据传输到地面，需要按着一定的格式的帧结构来发送的。

对于井下仪器，超过3bps属于高速传输，为了实现稳定解码，对控制***来说，对泥浆脉冲器的转子运动进行控制需要满足以下指标：

1)帧结构帧结构主要包括特征信息、同步信息、数据信息、校验等，对于波形检测、同步、有效传输效率有较大的影响。

2)摆动频率第三代泥浆脉冲器一般为高频往复摆动或连续旋转，一般摆动频率可以高达40Hz以上，摆动频率决定着载波频率，较高的载波频率可以为丰富调制方式提供了可能性，在调制方式上，多频的可以使用调频，单一频率可以使用调相。

3)电机功率运动轨迹决定着控制电机功率，运动轨迹有方波、三角波、正弦波等，不同的波形其执行功率也不同。比如方波，其转矩需求大，消耗的功率大。

4)压力波幅值运动轨迹的不同对压力波幅值的贡献也不同。

5)运动位置和实际位置的误差这个误差包括幅值误差和相位误差，需要进行分析，这两个误差需要控制在一定范围，才能准确地把调制好的信号精确传输到地面。

高速泥浆脉冲遥传***中电机输出转矩带动脉冲器转子在特定的角度范围内往复摆动，这个角度一般不超过45°。电机的实时位置对于电机的控制十分重要。获得准确的实时位置可以有效控制电机，对电机运行过程中出现的异常状况也能提供分析数据。针对于该泥浆脉冲遥传***，本申请实施例提供一种电机位置获取方法。

图1为本申请实施例的电机位置获取方法流程图，如图1所示，包括步骤100-103：

步骤100.利用所述数据采集卡在本采集时间段内的N个采样点对所述旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号进行采集得到采样结果，其中，N由预先设置的时间段的长度和采样频率所确定；

步骤101.分别利用所采集的N个采样结果进行线性拟合，得到表示旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的拟合函数；

步骤102.分别根据拟合函数确定相对应的旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的幅值；

步骤103.根据所确定的幅值进行反正切计算，得到当前时刻电机的位置信息。

在一些示例性实施例中，该电机位置获取方法应用于电气***，该电气***包括电机和旋转变压器，该旋转变压器并联数据采集卡，旋转变压器输出的差分信号通过接线端口输入到数据采集卡中。在一些实施例中，也可以采用其他型号的数据采集卡，对于该数据采集卡的类型并不具体限定。

NI USB-6351的性能指标包括：

1)X系列数据采集。

2)16路模拟输入通道,1.25MS/s(单通道),1MS/s(多通道)；16位分辨率,±10V 2路模拟输出,2.86MS/s,16位分辨率,±10V。3)24条数字I/O线(其中8条为10MHz硬件定时线)。

4)4路32位计数器/定时器,针对PWM、编码器、频率、事件计数。

5)高级定时和触发,配有NI-STC3定时和同步技术。

6)支持Windows 7/Vista/XP操作***。

在步骤100中，利用所述数据采集卡在本采集时间段内的N个采样点对所述旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号进行采集得到采样结果，其中，N由预先设置的时间段的长度和采样频率所确定。

在一些示例性实施例中，利用数据采集卡进行数据采集之前，预先设置数据采集卡的采集参数和预先设置采集时间段；其中，采集参数包括：采样时钟源、采样频率；采集时间段为旋转变压器激励信号的五个周期。对于该采集时间段的设置，可以根据具体情况进行设置，此处所设置的五个周期是数据采集卡的默认参数。

关于数据采集卡参数的设置包括：

1、关于采样时钟源的设置：该时钟源将为数据采集卡提供时钟基准，可以选择NIUSB-6351自带的板上时钟，该板上时钟的频率为10MHz。在本实施例中，采用了多通道采集的模式，数据采集卡根据采样时钟进行顺序采集，即在10MHz时钟下进行3通道的采样，理论上采样频率最大为3.3MHz。在实际的测试中，当执行数据采样的采样率大于等于3MHz采样率时，数据采集卡无法运行。在本实施例中，设置采样频率Sampling rate小于3MHz。

2.采样频率和采样数：该设置将会决定NI USB-6351在进行采集时的采样频率Sampling rate以及根据预先设置的单次采样时间段，计算出单次采样获取的数据个数。

3.物理通道和接线端配置：在进行电机位置采集的任务中，电机的3路输出信号为差分输出，因此，接线端配置也应当设置为差分。

一些示例性实施例中，由于旋转变压器相对零位置的偏转角度θ变化频率远小于ω旋转变压器的激励信号频率，在旋转变压器的激励信号5个周期的时间段内可以将旋转变压器相对零位置的偏转角度变化视为一个常数。预先设置采集时间段，可以设置为激励信号的五个周期。例如：旋转变压器的激励信号频率是250khz，电机的最大转速是每分钟400转，电机转动的频率为7hz，读取激励信号5个周期时，激励信号5个周期的时间段只占电机转动周期的0.014％，在此处引入的误差也就只有0.014％，因此，可以近似认为激励信号的5个周期的时间段内，电机也可以看做未动，即在5个周期内旋转变压器相对零位置的偏转角度变化视为一个常数。

在步骤101中，分别利用所采集的N个采样结果进行线性拟合，得到表示旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的拟合函数。

一些示例性实施例中，分别利用所采集N个采样结果，采用广义线性拟合算法和预先设置的拟合函数进行线性拟合处理；

分别得到相应的正弦信号的拟合函数和余弦信号的拟合函数；

其中，所述预先设置的拟合函数为：

y＝a₀sin(ωt)+a₁cos(ωt)+a₂；

其中，上述拟合函数中，a₀、a₁和a₂是未知参数；y表示采样结果，ω表示旋转变压器激励信号的频率即采样结果的数字角频率，Sampling rate表示采样频率，

一些示例性实施例中，广义线性拟合的原理如下所示：

假设线性拟合的拟合函数是y＝ax+b，a、b作为参拟合观测关系(x、y)之间的关系。

在广义线性拟合中，拟合函数可以不局限为y＝ax+b，拟合函数是

其中，n是拟合函数的数量。f₀(x)f₁(x)...是拟合函数a₀a₁...为需要进行计算的拟合结果参数。

该广义线性拟合的过程就是通过观测点(x、y)的集合，假定关系式为

最终使用最小二乘法获得关系参数的结果a的集合。在本实施例中，根据上述广义线性拟合的原理进行线性拟合。

在步骤102中，分别根据拟合函数确定相对应的旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的幅值；

旋转变压器的输入为：

INPUT＝Ksinωt

旋转变压器输出的两路正弦信号和余弦信号的数据(该数据是实际采集的数据)为：

OUTPUT₁＝KTsinωtsinθ

OUTPUT₂＝KTsinωtcosθ

在本实施例中，进行线性拟合过程是将预设时间段内的看做了固定值，进行线性拟合，拟合结果可以表示为：

OUTPUT₁’＝af(x)＝KTsinθ’sinωt

OUTPUT₂’＝af(x)＝KTcosθ’sinωt

上述表达式中，KTsinθ’以及KTcosθ’是通过拟合运算得到的拟合结果。

前面已经说明了默认参数的采集时间段内的θ看作定值，因此，在每个预先设置的采集时间段内拟合的KTsinθ’以及KTcosθ’可以看作定值。在拟合函数的过程中，通过拟合函数获得输出的正弦信号和余弦信号的幅值，但是数据采集卡所采集的数据并不是一个零相位的Asinωt函数，而是一个带相位信息的三角函数即Asin(ωt+φ)，在该函数中相位φ是未知的数，并且是一个非固定的值，因此，设计拟合函数时采用sinωt进行拟合是无法正确拟合的。在本实施例中，预先设计y＝a₀sin(ωt)+a₁cos(ωt)+a₂拟合函数组合的形式，该拟合函数中，a₂是用来补偿抵消可能产生的直流偏置，在该拟合函数中设置参数a₂目的是使拟合的结果更为准确。

根据三角函数的计算公式，计算出函数的幅值：

根据上述三角函数计算公式中，可以计算拟合函数的幅值为：

表示Asin(ωt+φ)函数A，

表示φ，即：

一些示例性实施例中，所述分别根据拟合函数确定相对应的旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的幅值，包括：分别根据所确定的拟合函数的参数a₀和a₁，按照幅值计算公式，得到旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的幅值；其中，幅值计算公式，包括：

拟合出对应的旋转变压器输出的正弦或余弦信号函数y＝a₀sin(ωt)+a₁cos(ωt)+a₂，得到拟合函数的幅值：

该幅值

或KTcosθ’。

其中，KTsinθ’为拟合的旋转变压器输出的正弦信号的幅值；KTcosθ′为拟合的旋转变压器输出的余弦信号的幅值。

在步骤103中，根据所确定的幅值进行反正切计算，得到当前时刻电机的位置信息。

一些示例性实施例中，该计算是根据预先设置的采集时间段所采集的旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号，虽然代表了本采集时间段中电机的位置信息，但是由于在采集时间段内，将旋转变压器相对零位置的偏转角度变化很小，电机也可以看做未动，因此可以将计算结果看成是当前时刻电机的位置信息。

一些示例性实施例中，根据所确定的幅值进行反正切计算，得到当前时刻电机的位置信息，包括：根据所获得的KTsinθ’以及KTcosθ’的正负关系确定当前电机的位置信息θ在直角坐标系中的象限；通过所述KTsinθ’以及KTcosθ’相除得到的数据进行反正切计算，确定当前时刻的电机的位置信息θ。

一些示例性实施例中，获得旋转变压器拟合的正弦信号和余弦信号的幅值后，就相当于获得了KTsinθ’以及KTcosθ’两个参数，将两个参数相除即可获得tanθ，然后进行反正切计算获得θ的取值。但是通过tanθ计算θ的反正切函数的值域是

该值域的θ不能表示电机的360度旋转状况。在实际的计算过程中，使用了arctan2函数进行反正切计算得到当前时刻电机的位置信息，过程包括：

第一步，将拟合所得的KTsinθ’以及KTcosθ’输入arctan2函数中；

第二步，判断KTsinθ’以及KTcosθ′两个参数的正负关系确定当前时刻电机的位置信息θ位于哪个象限；

第三步，通过计算确定θ的取值作为当前时刻电机的位置信息。

在本实施例中，由于该arctan2函数函数的值域是[-π，π]，通过计算确定θ的取值能够表示电机的360度旋转状况。

一些示例性实施例中，针对每个预先设置的采集时间段，执行上述操作获得预先设置的采集时间段中θ的取值后，反复执行上述实施例的操作，即可获得连续的θ的变化曲线。将曲线连成线就获得了电机的位置曲线。

本公开还提供了一种电机控制***，控制***包括：电机、旋转变压器、数据采集卡、处理器，其中，所述旋转变压器并联所述采集卡；电机用于输出正弦波形信号和余弦波形信号；旋转变压器用于监测所述电机输出的正弦波形信号和余弦波形信号，输出正弦信号和余弦信号；数据采集卡用于按照预先设置的采集时间段对所述旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号进行采集，得到每个采集时间段内的N个采样点作为本采集时间段内的采样结果，其中，N由预先设置的时间段的长度和采样频率所确定；处理器，针对每个预先设置的采集时间段，分别执行以下操作：分别利用所采集的N个采样结果进行线性拟合，得到表示旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的拟合函数；分别根据所述拟合函数确定相对应的旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的幅值；根据所确定的幅值进行反正切计算，得到当前时刻电机的位置信息。

一种示例性的实施例中，所述处理器分别利用所采集的N个采样结果进行线性拟合，得到表示旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的拟合函数，包括：分别利用所采集N个采样结果，采用广义线性拟合算法和预先设置的拟合函数进行线性拟合处理；分别得到相应的正弦信号的拟合函数和余弦信号的拟合函数；其中，所述预先设置的拟合函数为：

y＝a₀sin(ωt)+a₁cos(ωt)+a₂；

其中，上述拟合函数中，a₀、a₁和a₂是未知参数；y表示采样结果，ω表示旋转变压器激励信号的频率，Sampling rate表示采样频率，

一种示例性的实施例中，所述处理器分别根据拟合函数确定相对应的旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的幅值，包括：分别根据所确定的拟合函数的参数a₀和a₁，按照幅值计算公式，得到旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的幅值；其中，所述幅值计算公式，包括：

或者KTcosθ，

KTsinθ′为拟合的旋转变压器输出的正弦信号的幅值，KTcosθ’为拟合的旋转变压器输出的正弦信号的幅值。

一种示例性的实施例中，所述根据所确定的幅值进行反正切计算，得到当前时刻电机的位置信息，包括：根据所获得的KTsinθ’以及KTcosθ’的正负关系确定当前电机的位置信息θ在直角坐标系中的象限；通过所述KTsinθ′以及KTcosθ′相除得到的数据进行反正切计算，确定当前时刻的电机的位置信息θ。

一种示例性的实施例中，所述数据采集卡用于按照预先设置的采集时间段对所述旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号进行采集之前，还用于：

预先设置所述数据采集卡的采集参数和预先设置采集时间段；

其中，所述采集参数包括：采样时钟源、采样频率；

所述采集时间段为旋转变压器激励信号的五个周期。

下面用一个应用时的示例进行说明电机位置获取方法，如图3所示，包括下述步骤S1-S5：

步骤S1.旋转变压器并联数据采集卡。

在本步骤中，采用NI-6351型号采集卡，该旋转变压器输出的信号通过差分端口输入到采集卡中。

步骤S2.预先设置数据采集卡的参数。

在本步骤中，预先设置所述数据采集卡的采集参数和预先设置采集时间段；其中，所述采集参数包括：采样时钟源、采样率；所述采集时间段为旋转变压器激励信号的五个周期。

步骤S3.利用所述数据采集卡在本采集时间段内的N个采样点对旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号进行采集得到采样结果。

在本步骤中，N由预先设置的时间段的长度和采样频率所确定。

步骤S4.分别利用所采集的N个采样结果进行线性拟合。

在本步骤中，分别利用所采集N个采样结果，采用广义线性拟合算法和预先设置的拟合函数进行线性拟合处理，包括：

步骤S41.预先设置的拟合函数。

在本步骤中，结合广义线性拟合的原理以及旋转变压器工作的原理，预先设计拟合函数为：

y＝a₀sin(ωt)+a₁cos(ωt)+a₂；

其中，上述拟合预先设计的函数中，a₀、a₁和a₂是未知参数；y表示采集卡所采集的采样结果，ω表示旋转变压器激励信号的频率，该ω可以根据预先设置的Sampling rate采样频率进行计算得到，ampling rate表示步骤S3所预先设置的采样频率，

步骤S42.根据N个采样结果拟合出旋转变压器输出的正弦信号的拟合函数。

步骤S43.根据N个采样结果拟合出旋转变压器输出的余弦信号的拟合函数。

步骤S5.分别根据所述拟合函数确定相对应的旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的幅值。

在本步骤中，分别根据所确定的拟合函数的参数a₀和a₁，按照幅值计算公式，得到旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的幅值；

其中，所述幅值计算公式，包括：

或KTcosθ’，

KTsinθ′为拟合的旋转变压器输出的正弦信号的幅值，KTcosθ′为拟合的旋转变压器输出的正弦信号的幅值。

根据步骤S42所拟合的函数确定旋转变压器输出的正弦信号的幅值。根据步骤S43所拟合的函数确定旋转变压器输出的余弦信号的幅值。

步骤S6.根据所确定的幅值进行反正切计算。

在本步骤中，根据所获得的KTsinθ′以及KTcosθ’的正负关系确定当前电机的位置信息θ在直角坐标系中的象限；通过所述KTsinθ′以及KTcosθ′相除得到的数据进行反正切计算。

步骤S7.得到当前时刻电机的位置信息。

在本步骤中，根据步骤S6进行反正切计算得到当前时刻电机的位置信息θ。

步骤S8.将采集卡所采集的数据和通过计算所获得的当前时刻电机的位置信息进行数据存储。

重复执行步骤S3-S7，可获得连续的θ的变化曲线，将曲线连成线就获得了电机的位置曲线。

本申请的应用示例，通过在旋转变压器上并联一个NI USB-6351数据采集卡，通过该采集卡进行数据采集，并对该采集的数据进行拟合处理，可以实现以下计算效果：

1)实现了对电机位置的实时计算；

2)方便对电机进行控制。

本申请的应用示例，可以获得更加准确的实时位置，通过该实时位置可以有效控制电机，对电机运行过程中出现的异常状况也能提供分析数据。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、***、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

Claims (8)

1.一种电机位置获取方法，应用于电气***，所述电气***包括电机和旋转变压器，其特征在于，所述旋转变压器并联数据采集卡，所述方法包括：

针对每个预先设置的采集时间段，执行以下操作：

利用所述数据采集卡在本采集时间段内的N个采样点对所述旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号进行采集得到采样结果，其中，N由预先设置的时间段的长度和采样频率所确定；

分别利用所采集的N个采样结果进行线性拟合，得到表示旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的拟合函数；

分别根据所述拟合函数确定相对应的旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的幅值；

根据所确定的幅值进行反正切计算，得到当前时刻电机的位置信息；

其中，所述分别利用所采集的N个采样结果进行线性拟合，得到表示旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的拟合函数，包括：

分别利用所采集N个采样结果，采用广义线性拟合算法和预先设置的拟合函数进行线性拟合处理；

分别得到相应的正弦信号的拟合函数和余弦信号的拟合函数；

其中，所述预先设置的拟合函数为：

y＝a₀sin(ωt)+a₁cos(ωt)+a₂；

其中，上述拟合函数中，a₀、a₁和a₂是未知参数；y表示采样结果，ω表示旋转变压器激励信号的频率，sampling rate表示采样频率，

2.根据权利要求1所述电机位置获取方法，其特征在于，所述分别根据所述拟合函数确定相对应的旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的幅值，包括：

分别根据所确定的拟合函数的参数a₀和a₁，按照幅值计算公式，得到旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的幅值；

其中，所述幅值计算公式，包括：

或者KTcosθ’，

KTsinθ’为拟合的旋转变压器输出的正弦信号的幅值，KTcosθ’为拟合的旋转变压器输出的余弦信号的幅值。

3.根据权利要求2所述电机位置获取方法，其特征在于，所述根据所确定的幅值进行反正切计算，得到当前时刻电机的位置信息，包括：

根据所获得的KTsinθ’以及KTcosθ’的正负关系确定当前电机的位置信息θ在直角坐标系中的象限；

通过所述KTsinθ’以及KTcosθ’相除得到的数据进行反正切计算，确定当前时刻的电机的位置信息θ。

4.根据权利要求1所述电机位置获取方法，其特征在于，所述利用所述数据采集卡在本时间段内的N个采样点对所述旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号进行采集得到的采样结果之前，方法还包括：

预先设置所述数据采集卡的采集参数和预先设置采集时间段；

其中，所述采集参数包括：采样频率；

所述采集时间段为旋转变压器激励信号的五个周期。

5.一种电机控制***，其特征在于，所述控制***包括：电机、旋转变压器、数据采集卡、处理器，其中，所述旋转变压器并联所述采集卡；

所述电机，用于输出正弦波形信号和余弦波形信号；

所述旋转变压器，用于监测所述电机输出的正弦波形信号和余弦波形信号，输出正弦信号和余弦信号；

所述数据采集卡，用于按照预先设置的采集时间段对所述旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号进行采集，得到每个采集时间段内的N个采样点作为本采集时间段内的采样结果，其中，N由预先设置的时间段的长度和采样频率所确定；

所述处理器，针对每个预先设置的采集时间段，分别执行以下操作：

分别利用所采集的N个采样结果进行线性拟合，得到表示旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的拟合函数；

分别根据所述拟合函数确定相对应的旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的幅值；

根据所确定的幅值进行反正切计算，得到当前时刻电机的位置信息；

所述处理器分别利用所采集的N个采样结果进行线性拟合，得到表示旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的拟合函数，包括：

分别利用所采集N个采样结果，采用广义线性拟合算法和预先设置的拟合函数进行线性拟合处理；

分别得到相应的正弦信号的拟合函数和余弦信号的拟合函数；

其中，所述预先设置的拟合函数为：

y＝a₀sin(ωt)+a₁cos(ωt)+a₂；

其中，上述拟合函数中，a₀、a₁和a₂是未知参数；y表示采样结果，ω表示旋转变压器激励信号的频率，sampling rate表示采样频率，

6.根据权利要求5所述电机控制***，其特征在于，所述处理器分别根据所述拟合函数确定相对应的旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的幅值，包括：

分别根据所确定的拟合函数的参数a₀和a₁，按照幅值计算公式，得到旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号的幅值；

其中，所述幅值计算公式，包括：

或者KTcosθ’，

KTsinθ’为拟合的旋转变压器输出的正弦信号的幅值，KTcosθ’为拟合的旋转变压器输出的余弦信号的幅值。

7.根据权利要求6所述电机控制***，其特征在于，所述根据所确定的幅值进行反正切计算，得到当前时刻电机的位置信息，包括：

根据所获得的KTsinθ’以及KTcosθ’的正负关系确定当前电机的位置信息θ在直角坐标系中的象限；

通过所述KTsinθ’以及KTcosθ’相除得到的数据进行反正切计算，确定当前时刻的电机的位置信息θ。

8.根据权利要求5所述电机控制***，其特征在于，所述数据采集卡用于按照预先设置的采集时间段对所述旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号进行采集之前，还用于：

预先设置所述数据采集卡的采集参数和预先设置采集时间段；

其中，所述采集参数包括：采样频率；

所述采集时间段为旋转变压器激励信号的五个周期。

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