一种基于补偿转矩脉动的编码器校准方法

本发明涉及伺服电机编码器校准领域，具体涉及一种基于补偿转矩脉动的编码器校准方法。

背景技术：

1、foc(磁场导向控制),又称矢量控制(vector control)，是电机控制的最佳选择之一，已在各个行业广泛应用。在foc控制中,以磁场方向作为参考基准进行电机控制的角度——电角度(electrical angle)，是foc控制的核心概念。电角度直接决定电机的运行状态，并主要用于控制电机的速度、力矩和相位，是电机控制中的重要参数。

2、转矩脉动是一种不期望在输出轴旋转时出现的电机力矩的周期性波动，由传统电机中的齿槽转矩导致，是电机伺服系统的最大问题之一，它直接影响精确的位置控制和高性能的速度控制，因此解决转矩脉动问题尤其重要。

3、电角度的值依赖于伺服电机上的位置传感器所获取的转子位置，它们之间存在线性关系。然而，转矩脉动可能导致转子位置发生周期性变化，从而影响电角度的精度，因此对foc控制的精度产生影响。编码器校准的目的在于获得相对准确的电角度，即：首先通过使用安装在伺服电机上的位置传感器将转矩脉动映射到转子位置上，然后根据位置传感器输出的位置信息触发映射关系，以弥补由转矩脉动引起的位置偏差，最后通过相应的计算获得相对准确的电角度。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于补偿转矩脉动的编码器校准方法，以解决因转矩脉动引起的电角度偏差问题。

2、本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

3、一种基于补偿转矩脉动的编码器校准方法，本发明针对安装有绝对式光电编码器的永磁同步电机，其包括如下步骤：

4、步骤一：在确定编码器采样频率的基础上，通过foc控制算法直接改变电角度，使电机转子正反转各一周，并进行编码器采样，从而获取转子实际位置所对应的编码器读数值，即实际编码器读数值。

5、步骤二：首先采用五点三次平滑法，对实际编码器读数进行处理，以消除随机误差的影响。接着，将期望编码器读数与实际编码器读数相减，得到差值数据。最后，通过离散数据极值点零点搜寻法来确定差值数据极值点所对应的期望编码器读数、实际编码器读数，以及差值数据零点所对应的期望编码器读数和零点值处的增减趋势。

6、步骤三：首先，针对差值数据极值点，选择对应的期望编码器读数作为横坐标，实际编码器读数作为纵坐标，通过最小二乘拟合得到最大值直线和最小值直线。接着，使用差值数据零点所对应的期望编码器读数，将编码器校准区间进行划分。

7、步骤四：对于任意采样的编码器数值进行补偿。

8、本发明的有益效果如下：

9、本发明的编码器校准方法能够显著减小转矩脉动引起的编码器采样数据波动，提高电角度计算的准确性。这将进一步提升foc控制算法的精度，使电机系统在各种负载和工作条件下都能获得更加稳定和精确的控制性能，具有广泛的工业应用前景。

技术特征：

1.一种基于补偿转矩脉动的编码器校准方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于补偿转矩脉动的编码器校准方法，其特征在于：

3.根据权利要求1和权利要求2所述的一种基于补偿转矩脉动的编码器校准方法，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的一种基于补偿转矩脉动的编码器校准方法，其特征在于：

5.根据权利要求1-4所述的一种基于补偿转矩脉动的编码器校准方法，其特征在于：

技术总结
本发明涉及伺服电机编码器校准领域，具体涉及一种基于补偿转矩脉动的编码器校准方法，该方法首先利用适当的信号处理和滤波技术，针对转矩脉动产生的编码器信号噪声进行滤除和降低。然后采用补偿模型来消除转矩脉动引起的误差，该补偿模型基于对转矩脉动和编码器输出之间关系的建模和分析，并通过实时反馈修正编码器输出值。该方法考虑了转矩脉动的振幅和频率，以及编码器的采样率和分辨率等因素，从而实现了对编码器输出的准确补偿，并提高了电角度计算的准确性。这将进一步提升FOC控制算法的精度，使电机系统在各种负载和工作条件下都能获得更加稳定和精确的控制性能。

技术研发人员：龚迪琛,盖东东,于伟,李林峰,姜长钰,李乐飞,章烈
受保护的技术使用者：成都理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15