CN114665749B - 电机高精度细分控制方法、***、终端设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电机高精度细分控制方法、***、终端设备及存储介质，包括步骤：S1、对所述电机的转子角度和定子磁场进行初始化；S2、获取增量式编码器的数值与霍尔传感器检测到的电角度值的对应关系并进行存储；S3、对所述增量式编码器的数值与所述霍尔传感器检测到的电角度值进行拟合计算；S4、根据所述霍尔传感器反馈的电角度信号方波控制所述电机启动，并实时检测是否发生霍尔跳变；若是，则对所述电机进行矢量控制；若否，则继续检测。实现高精度的矢量控制，达到减小电机转矩波动及精确的进行电机定位及平滑运行的目的，提高了控制性能及抑制了电机电流纹波及电磁噪声。

Description

电机高精度细分控制方法、***、终端设备及存储介质

技术领域

本发明属于电机运动控制技术领域，尤其涉及一种电机高精度细分方法、***、终端设备及计算机可读存储介质。

背景技术

最近几年，在电动车、无人车、无人机、协作机器人、服务型机器人技术的发展下，伺服驱动技术的应用越发的广泛，同时伺服电机的应用也越发广泛，伺服电机中采用霍尔和增量码盘配合作为反馈原件使用的占有很大比例。

一般伺服电机中，霍尔器件配合ABZ相增量码盘使用，电机启动时使用霍尔器件反馈的粗略角度进行方波控制启动，找到Z信号之后切换为矢量控制。不过一些电机由于工艺或者成本等原因，并未配置带有Z信号的编码器，由此出现了配置霍尔和AB相增量码盘的电机，这种没有Z信号的电机就不能由上述的控制方式进行精确的矢量控制，只能进行粗略的方波控制，导致转矩波动较大，无法进行精确定位及平滑控制。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种电机高精度细分方法、***、终端设备及计算机可读存储介质，以解决现有技术中没有Z信号的电机就不能由上述的控制方式进行精确的矢量控制，只能进行粗略的方波控制，导致转矩波动较大，无法进行精确定位及平滑控制的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种电机高精度细分控制方法，包括步骤：S1、对所述电机的转子角度和定子磁场进行初始化；S2、获取增量式编码器的数值与霍尔传感器检测到的电角度值的对应关系并进行存储；S3、对所述增量式编码器的数值与所述霍尔传感器检测到的电角度值进行拟合计算；S4、根据所述霍尔传感器反馈的电角度信号方波控制所述电机启动，并实时检测是否发生霍尔跳变；若是，则对所述电机进行矢量控制；若否，则继续检测。

在本发明一实施例中，所述步骤S1包括步骤：S11、将所述电机的交轴电流设置为0；S12、对所述电机接通预设大小的直轴电流；其中，所述直轴电流的预设大小与所述电机的额定电流相同。

在本发明一实施例中，所述步骤S2包括步骤：S21、控制定子磁场旋转360度后带动转子旋转；S22、获取每个所述霍尔传感器边沿跳变时对应的所述增量式编码器的数值ΔI₁～ΔI₆与所述霍尔传感器检测到跳变时定子给定的电角度值θ₀～θ₅。

在本发明一实施例中，所述步骤S3中所述拟合计算后得出的精确电角度曲线的计算公式为：

本发明实施例的第二方面提供了一种电机高精度细分控制***，包括：初始化模块，用于对所述电机的转子角度和定子磁场进行初始化；处理模块，用于获取增量式编码器的数值与霍尔传感器检测到的电角度值的对应关系；存储模块，用于将所述增量式编码器的数值与所述霍尔传感器检测到的电角度值进行存储；拟合模块，用于对所述增量式编码器的数值与所述霍尔传感器检测到的电角度值进行拟合计算；检测模块，用于实时检测是否发生霍尔跳变；控制模块，用于根据所述霍尔传感器反馈的电角度信号方波控制所述电机启动，并在发生霍尔跳变时对所述电机进行矢量控制。

在本发明一实施例中，所述初始化模块还用于将所述电机的交轴电流设置为0，并对所述电机接通预设大小的直轴电流；其中，所述直轴电流的预设大小与所述电机的额定电流相同。

在本发明一实施例中，所述处理模块包括：处理单元，用于控制定子磁场旋转360度后带动转子旋转；获取单元，用于获取每个所述霍尔传感器边沿跳变时对应的所述增量式编码器的数值ΔI₁～ΔI₆与所述霍尔传感器检测到跳变时定子给定的电角度值θ₀～θ₅。

在本发明一实施例中，所述拟合模块中所述拟合计算后得出的精确电角度曲线的计算公式为：

本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、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，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述方法的步骤。

本发明实施例的第四方面提供了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上述所述方法的步骤。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

驱动器通过霍尔及AB相增量式编码器进行电角度细分拟合之后，便可将每个电角度周期只有六个状态的霍尔反馈插值细分为码盘4倍频精度的电角度信号，从而可以实现高精度的矢量控制，达到减小电机转矩波动及精确的进行电机定位及平滑运行的目的，提高了控制性能及抑制了电机电流纹波及电磁噪声。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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是本发明电机高精度细分控制方法的流程示意图。

图2是本发明电机高精度细分控制***的结构示意图。

图3是本发明中电角度拟合的示意图。

图4显示为本发明中提供的终端设备的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本发明实施例中，通过获取软件开发需求，并根据软件开发需求在预设的页面框架模板上，基于模板组件确定待生成的目标页面的目标组件。目标组件包括基于模板组件修改得到的调整组件、基于模板组件创建的新组件、基于模板组件确定的待替换组件中的至少一种，并基于目标组件的组件名称以及位置信息，在页面基础框架模板中将保留的模板组件以及生成的目标组件组装形成目标页面。由于基于预设的页面基础框架模板进行软件的开发，不需要投入大量的人力从头开始开发页面，只需要替换、修改或新增组件即可完成预期的结果，开发效率大大提高，开发成本大大降低。同时，基于预设的页面基础框架模板不不需要考虑浏览器兼容的问题，降低了开发难度。另外，页面组件化、配置化，组件通过积木式搭建形成目标页面，通过修改模板组件的配置文件实现页面的修改，极度灵活。

在本发明实施例中，流程的执行主体为终端设备，该终端设备包括但不限于笔记本电脑、计算机、服务器、平板电脑以及智能手机等具有软件开发功能的终端设备。特别地，该终端设备执行本发明实施中的流程时能够用于为原生应用提供桌面应用的承载功能或前端界面的展示，为桌面应用提供界面组装框架。

图1是本发明电机高精度细分控制方法的流程示意图；图3是本发明中电角度拟合的示意图。如图1和图3所示，本发明提供了一种电机高精度细分控制方法，包括步骤：

S1、对所述电机的转子角度和定子磁场进行初始化；在本发明的一实施例中，所述步骤S1包括步骤：S11、将所述电机的交轴电流设置为0；S12、对所述电机接通预设大小的直轴电流；其中，所述直轴电流的预设大小与所述电机的额定电流相同。通过这样的操作，电机转子将被强制和电机定子的磁场对齐。

S2、获取增量式编码器的数值与霍尔传感器检测到的电角度值的对应关系并进行存储；进一步地，所述步骤S2包括步骤：S21、控制定子磁场旋转360度后带动转子旋转；S22、获取每个所述霍尔传感器边沿跳变时对应的所述增量式编码器的数值ΔI₁～ΔI₆与所述霍尔传感器检测到跳变时定子给定的电角度值θ₀～θ₅。通常，采集后的数据存储在EEPROM中。

S3、对所述增量式编码器的数值与所述霍尔传感器检测到的电角度值进行拟合计算；如图3所示，图3中实线为霍尔边沿跳变时的电角度变化曲线。由步骤S2中可以得知，此时的电角度值只有6个状态，无法进行精确的矢量控制，为了能够进行精确的矢量控制，我们将这6个状态的电角度值进行拟合成为图3中虚线部分所示的电角度变化曲线即可。因此，所述步骤S3中所述拟合计算后得出的精确电角度曲线的计算公式为：

S4、根据所述霍尔传感器反馈的电角度信号方波控制所述电机启动，并实时检测是否发生霍尔跳变；若是，则对所述电机进行矢量控制；若否，则继续检测。由于增量式编码器的数值I是一个已知的变量，电机转动过程中驱动器可实时读出，所以当驱动器控制电机运行时需要知道霍尔边沿第一次跳变的状态，才可由上述公式进行精确电角度拟合，所以上电后电机启动时由霍尔提供电角度反馈进行方波控制启动，遇到第一个霍尔跳变之后就可知道处于精确拟合曲线的那个位置，进而切换为矢量控制，从而实现了无Z码盘的精确控制。驱动器通过霍尔及AB相增量式编码器进行电角度细分拟合之后，便可将每个电角度周期只有六个状态的霍尔反馈插值细分为码盘4倍频精度的电角度信号，从而可以实现高精度的矢量控制，达到减小电机转矩波动及精确的进行电机定位及平滑运行的目的，提高了控制性能及抑制了电机电流纹波及电磁噪声。

图2是本发明电机高精度细分控制***的结构示意图。图3是本发明中电角度拟合的示意图。如图2和图3所示，本发明还提供了一种电机高精度细分控制***，包括：初始化模块，用于对所述电机的转子角度和定子磁场进行初始化；处理模块，用于获取增量式编码器的数值与霍尔传感器检测到的电角度值的对应关系；存储模块，用于将所述增量式编码器的数值与所述霍尔传感器检测到的电角度值进行存储；通常，采集后的数据存储在EEPROM中。拟合模块，用于对所述增量式编码器的数值与所述霍尔传感器检测到的电角度值进行拟合计算；检测模块，用于实时检测是否发生霍尔跳变；控制模块，用于根据所述霍尔传感器反馈的电角度信号方波控制所述电机启动，并在发生霍尔跳变时对所述电机进行矢量控制。由于增量式编码器的数值I是一个已知的变量，电机转动过程中驱动器可实时读出，所以当驱动器控制电机运行时需要知道霍尔边沿第一次跳变的状态，才可由上述公式进行精确电角度拟合，所以上电后电机启动时由霍尔提供电角度反馈进行方波控制启动，遇到第一个霍尔跳变之后就可知道处于精确拟合曲线的那个位置，进而切换为矢量控制，从而实现了无Z码盘的精确控制。驱动器通过霍尔及AB相增量式编码器进行电角度细分拟合之后，便可将每个电角度周期只有六个状态的霍尔反馈插值细分为码盘4倍频精度的电角度信号，从而可以实现高精度的矢量控制，达到减小电机转矩波动及精确的进行电机定位及平滑运行的目的，提高了控制性能及抑制了电机电流纹波及电磁噪声。

在本发明的一实施例中，所述初始化模块还用于将所述电机的交轴电流设置为0，并对所述电机接通预设大小的直轴电流；其中，所述直轴电流的预设大小与所述电机的额定电流相同。通过这样的操作，电机转子将被强制和电机定子的磁场对齐。进一步地，所述处理模块包括：处理单元，用于控制定子磁场旋转360度后带动转子旋转；获取单元，用于获取每个所述霍尔传感器边沿跳变时对应的所述增量式编码器的数值ΔI1～ΔI6与所述霍尔传感器检测到跳变时定子给定的电角度值θ0～θ5。进一步地，如图3所示，图3中实线为霍尔边沿跳变时的电角度变化曲线。由步骤S2中可以得知，此时的电角度值只有6个状态，无法进行精确的矢量控制，为了能够进行精确的矢量控制，我们将这6个状态的电角度值进行拟合成为图3中虚线部分所示的电角度变化曲线即可。因此，所述拟合模块中所述拟合计算后得出的精确电角度曲线的计算公式为：

图4显示为本发明中提供的终端设备的结构示意图。如图4所示，该实施例中终端设备包括：处理器、存储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，例如软件开发程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各个利用WIFI广播或多点广播报文实现数采设备同步触发的方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S1至S3。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图2所示模块的功能。

示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在终端设备中的执行过程。例如，所述计算机程序可以被分割成获取模块、执行模块、生成模块(虚拟装置中的模块)，各模块具体功能如下：

所述终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，本实施例仅仅是终端设备的示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器可以是所述终端设备的内部存储单元，例如终端设备的硬盘或内存。所述存储器也可以是所述终端设备的外部存储设备，例如所述终端设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器还可以既包括所述终端设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

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。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述***中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也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计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、获取介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

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 (6)

1.一种电机高精度细分控制方法，其特征在于，包括步骤：

S1、对所述电机的转子角度和定子磁场进行初始化；

S2、获取增量式编码器的数值与霍尔传感器检测到的电角度值的对应关系并进行存储；

S21、控制定子磁场旋转360度后带动转子旋转；

S22、获取每个所述霍尔传感器边沿跳变时对应的所述增量式编码器的数值ΔI ₁～ΔI₆与所述霍尔传感器检测到跳变时定子给定的电角度值θ₀～θ₅；

S3、对所述增量式编码器的数值与所述霍尔传感器检测到的电角度值进行拟合计算；

所述步骤S3中所述拟合计算后得出的精确电角度曲线的计算公式为：

S4、根据所述霍尔传感器反馈的电角度信号方波控制所述电机启动，并实时检测是否发生霍尔跳变；若是，则对所述电机进行矢量控制；若否，则继续检测。

2.根据权利要求1所述的电机高精度细分控制方法，其特征在于，所述步骤S1包括步骤：

S11、将所述电机的交轴电流设置为0；

S12、对所述电机接通预设大小的直轴电流；

其中，所述直轴电流的预设大小与所述电机的额定电流相同。

3.一种电机高精度细分控制***，其特征在于，包括：

初始化模块，用于对所述电机的转子角度和定子磁场进行初始化；

处理模块，用于获取增量式编码器的数值与霍尔传感器检测到的电角度值的对应关系；

所述处理模块包括：

处理单元，用于控制定子磁场旋转360度后带动转子旋转；

获取单元，用于获取每个所述霍尔传感器边沿跳变时对应的所述增量式编码器的数值ΔI ₁～ΔI ₆与所述霍尔传感器检测到跳变时定子给定的电角度值θ₀～θ₅；

存储模块，用于将所述增量式编码器的数值与所述霍尔传感器检测到的电角度值进行存储；

拟合模块，用于对所述增量式编码器的数值与所述霍尔传感器检测到的电角度值进行拟合计算；

所述拟合模块中所述拟合计算后得出的精确电角度曲线的计算公式为：

检测模块，用于实时检测是否发生霍尔跳变；

控制模块，用于根据所述霍尔传感器反馈的电角度信号方波控制所述电机启动，并在发生霍尔跳变时对所述电机进行矢量控制。

4.根据权利要求3所述的电机高精度细分控制***，其特征在于，所述初始化模块还用于将所述电机的交轴电流设置为0，并对所述电机接通预设大小的直轴电流；其中，所述直轴电流的预设大小与所述电机的额定电流相同。

5.一种终端设备，包括存储器、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，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至2任一项所述方法的步骤。

6.一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1至2任一项所述方法的步骤。