CN112665531A - 一种多对级旋变坐标变换解角方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于单通道多对级旋变的角度解算方法，其中，包括：步骤一：上电运行解码程序，通过IO端口采集光电开关的零位跳变沿，通过RDC采集当前旋变角度θ₁；步骤二：判断零位挡片经过光电开关凹槽时，满足零位条件，此时角度即为零位初始值，设定n记录为0，旋变当前角度值为θ₀，计算出***的零位初始角度；步骤三：重新上电，零位初始角度设定为常量，根据当前角度值及上一时刻的角度值偏差确定n是加1还是减1，更新n，计算出当前累加角度值n*360°+θ₁，取值范围在0‑N*360°之间；步骤四：进行坐标变换，将0‑N*360°坐标系转换到0‑360°之间，对结果值进行零位修正，并进行防溢出处理，得到分辨率的角度值。

Description

一种多对级旋变坐标变换解角方法

技术领域

本发明涉及多对级旋转变压器，特别是涉及一种适用于多对级旋转变压器的解角方法。

背景技术

目前，常用的测角元件有绝对式编码器、光栅、旋转变压器等多种类型。但考虑到环境适应性和成本等因素在光电搜索及跟踪***中多用旋转变压器作位置传感器进行角度测量。为了提高精度通常会采用双通道多对级旋转变压器，通过粗精双通道组合可以实现20位以上的角度分辨率。但应用双通道旋变也有一定的弊端，与单通道多对级旋变相比，其成本高、体积大、解码电路更复杂。而双通道旋转变压器的粗机通道最重要的作用是提供一个绝对的初始零位参考基准。因此，需要确定一个初始零位，应用单通道多对级的旋变，实现高精度的角度测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于单通道多对级旋变的角度解算方法，用于解决上述现有技术的问题。

本发明一种适用于单通道多对级旋变的角度解算方法，其中，包括：步骤一：上电运行解码程序，通过IO端口采集光电开关的零位跳变沿，通过RDC采集当前旋变角度θ₁；步骤二：判断零位挡片经过光电开关凹槽时，满足零位条件，此时角度即为零位初始值，设定n记录为0，旋变当前角度值为θ₀，计算出***的零位初始角度；步骤三：重新上电，零位初始角度设定为常量，根据当前角度值及上一时刻的角度值偏差确定n是加1还是减1，更新n，计算出当前累加角度值n*360°+θ₁，取值范围在0-N*360°之间；步骤四：进行坐标变换，将0-N*360°坐标系转换到0-360°之间，对结果值进行零位修正，并进行防溢出处理，得到分辨率的角度值。

根据本发明的适用于单通道多对级旋变的角度解算方法的一实施例，其中，16对级单通道旋变，N为16。

根据本发明的适用于单通道多对级旋变的角度解算方法的一实施例，其中，将n值约束在0～16之间。

根据本发明的适用于单通道多对级旋变的角度解算方法的一实施例，其中，得到20位分辨率的角度值。

根据本发明的适用于单通道多对级旋变的角度解算方法的一实施例，其中，步骤四：进行坐标变换，将0-N*360°坐标系转换到0-360°之间，直接除16。

根据本发明的适用于单通道多对级旋变的角度解算方法的一实施例，其中，计算出***的零位初始角度θ₀/16。

根据本发明的适用于单通道多对级旋变的角度解算方法的一实施例，其中，n的增减变化规则包括：

本发明一种适用于单通道多对级旋变的角度解算方法。相比于现有的双通道旋转变压器，在成本、体积、简化方便更具优势。能够确定一个初始零位，应用单通道多对级的旋变同样可以实现高精度的角度测量。该方法还可扩展应用到伺服电机后轴端带编码器，输出轴经过减速齿轮箱情况的角度解析。

附图说明

图1为0-360°真实角度与多对级旋变角度变化关系示意图；

图2为多对级旋变角度解析流程图；

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明的目的在于提供一种适用于单通道多对级旋变的角度解算方法，包括：

假设位置传感器为单通道多对极旋变，极对数为N，考虑旋变安装在电机转轴上，在机械零位上安装一个光电开关，旋转部分设置挡片以便于在过零位触发光电开关输出零位脉冲信号。电机旋转一圈为360°，但旋变输出角度为连续的N个360°，因此在角度解析式需要先对旋变角度进行累加，然后在进行缩小。考虑到光电开关处旋变测量的零位初始角为θ₀，经过n个360°后的当前角度值为θ₁，θ₀和θ₁均在0-360°之间，则当前角度解析公式如下：

式(1)中n表示自零位起始第n极旋变角度区间，相当于将电机实际转过角度的0-360°坐标系转换为0-N*360°的坐标系。此时，旋变旋转一圈的角度等效为N*360°，如图1所示，当旋变转过N圈时，电机正好转过1圈，零位又重新对齐θ₀。

还需要对零位修正后的角度进行防溢出处理，由于不会出现大于360°情况，只需要对小于零情况进行判断，

旋变角度的累加计算需要确定旋变的当前区间的极数n，即从过光电开关起的第n个360°区间数。n的增减变化需要通过一定的规则进行约束

以16对级单通道旋变为例，则N为16，如图2流程所示，角度解算步骤如下：

步骤一：上电运行解码程序，通过IO端口采集光电开关的零位跳变沿，通过RDC采集当前旋变角度θ₁。

步骤二：判断零位挡片经过光电开关凹槽时，满足零位条件，此时角度即为零位初始值，此时设定n记录为0，旋变当前角度值为θ₀，则可以计算出***的零位初始角度θ₀/16。

步骤三：重新上电，零位初始角度θ₀/16设定为常量。此时，根据当前角度值及上一时刻的角度值偏差确定n是加1还是减1，实时根据更新n。同时将n值约束在0～16之间。计算出当前累加角度值n*360°+θ₁，取值范围在0-N*360°之间。

步骤四：进行坐标变换，即将0-N*360°坐标系转换到0-360°之间，直接除16即可。对结果值进行零位修正，并进行防溢出处理，最终得到20位分辨率的角度值。

本发明提供一种适用于单通道多对级旋变的角度解算方法。相比于现有的双通道旋转变压器，在成本、体积、简化方便更具优势。只要能够确定一个初始零位，应用单通道多对级的旋变同样可以实现高精度的角度测量。该方法还可扩展应用到伺服电机后轴端带编码器，输出轴经过减速齿轮箱情况的角度解析。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种适用于单通道多对级旋变的角度解算方法，其特征在于，包括：

步骤一：上电运行解码程序，通过IO端口采集光电开关的零位跳变沿，通过RDC采集当前旋变角度θ₁；

步骤二：判断零位挡片经过光电开关凹槽时，满足零位条件，此时角度即为零位初始值，设定n记录为0，旋变当前角度值为θ₀，计算出***的零位初始角度；

步骤三：重新上电，零位初始角度设定为常量，根据当前角度值及上一时刻的角度值偏差确定n是加1还是减1，更新n，计算出当前累加角度值n*360°+θ₁，取值范围在0-N*360°之间；

步骤四：进行坐标变换，将0-N*360°坐标系转换到0-360°之间，对结果值进行零位修正，并进行防溢出处理，得到分辨率的角度值。

2.如权利要求1所述的适用于单通道多对级旋变的角度解算方法，其特征在于，16对级单通道旋变，N为16。

3.如权利要求2所述的适用于单通道多对级旋变的角度解算方法，其特征在于，将n值约束在0～16之间。

4.如权利要求1所述的适用于单通道多对级旋变的角度解算方法，其特征在于，得到20位分辨率的角度值。

5.如权利要求2所述的适用于单通道多对级旋变的角度解算方法，其特征在于，步骤四：进行坐标变换，将0-N*360°坐标系转换到0-360°之间，直接除16。

6.如权利要求2所述的适用于单通道多对级旋变的角度解算方法，其特征在于，计算出***的零位初始角度θ₀/16。

7.如权利要求1所述的适用于单通道多对级旋变的角度解算方法，其特征在于，n的增减变化规则包括：

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