技术特征：
1.一种基于信号重构和离散eso的角位置获取方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤1，对来自框架伺服电机角位置检测的两路线性霍尔传感器信号归一化处理以消除信号幅值不等的影响，得到幅值为1的两路信号；步骤2，对所述两路信号进行信号重构以得到抑制了大部分谐波量的正余弦信号；步骤3，针对残余误差和未考虑到的系统误差因素的影响，采用离散扩张状态观测器方法，得到能够满足精度要求的角位置信息。2.根据权利要求1所述的基于信号重构和离散eso的角位置获取方法，其特征在于，所述步骤1包括将两路线性霍尔传感器信号的信息重新定义为：式(1)中，h
s
表示检测到的正弦信号，h
c
表示检测到的余弦信号，α和β表示两路线性霍尔传感器输出信号的幅值大小，并且α≠β，θ(k)为电机转子电角度位置，a
i
和b
i
表示各谐波幅值大小，且i＝3,5,7,9，k表示离散时刻点，虽然式(1)给出了各阶次谐波相对于基频的幅值大小，但是幅值不等的问题依然存在，并且会对后续算法的执行造成不便，因此先将得到后的信号进行归一化处理，得到幅值相等的信号；式(2)中，θ
det
表示直接解析得到的角位置，h
s_1
和h
c_1
分别表示归一化后的正弦信号和余弦信号；由于原始信号的系数可以近似获得，因此归一化后信号的系数也可获得，表示为：式(3)中，c
i
表示各谐波幅值大小，且i＝3,5,7,9，结合式(1)和式(2)，θ为电机转子理想的电角度位置，得到：c
i
＝0.086 0.084 0.0075 0.014
ꢀꢀꢀꢀ
(4)。3.根据权利要求1所述的基于信号重构和离散eso的角位置获取方法，其特征在于，所述步骤2中的信号重构包括：检测信号在低速时各阶次谐波幅值与基频幅值相对大小关系基本不变的性质的基础上进行信号重构，具体步骤为：根据多项式公式(5)，可以将各阶次谐波表示成基频的函数如下：sin nθ(k)＝f sinθ(k)
ꢀꢀꢀꢀ
(5)式(5)中，n表示谐波的阶次，n为正整数，f为函数符号；根据如下公式(6)对信号进行重构：
式(6)中h
s_2
表示重构后得到的信号，f(
·
)和f1(
·
)表示关于基频信号的两个函数，经过信号重构处理后得到的信号谐波含量大幅减少，角位置精度相比于最初的角位置精度已提高不少，但是0.04rad的角位置误差依然无法满足要求，因此信号重构后的正弦信号重新表示为：h
s_2
(k)＝sin[θ(k)]+g[θ(k)]
ꢀꢀꢀꢀ
(7)式(7)中，g[θ(k)]表示信号中的残余误差。4.根据权利要求1所述的基于信号重构和离散eso的角位置获取方法，其特征在于，所述步骤3中包括以下具体步骤：由于框架伺服系统常工作于低速、时变速状态，所以无法获取基频信息，因此基于式(7)采用状态观测的方式进行处理，根据扩张状态观测器eso的相关理论，将式(7)中的误差视为集总扰动，则状态方程表示为：式(8)中，u(k)是信号重构后得到的信号h
s_2
(k)，x1(k)表示sin[θ(k)]，x2(k)表示集总扰动，d(k)表示集总扰动的加速度，y(k)表示输出信号，其表达式为：式(9)中，θ
n
(k)表示最终得到的角位置，ω
n
(k)表示最终得到的角速率，在状态方程式(8)的基础上将对应的观测器进行离散化，即可得到离散式扩张观测器，其表示为：式(10)中，e(k)表示信号误差，z1(k)和z2(k)分别用于估计x1(k)和x2(k)，h、β1和β2为离散式扩张观测器的可调参数；为了解决对正余弦积分时引入的直流偏量的问题，采用离散积分，只对某几个点进行积分，避免了连续积分，可很好解决上述问题，离散积分表达式为：z2(k+1)＝z2(k)+h(-β2e(k)-z2(k-m))
ꢀꢀꢀꢀ
(11)式(11)中，m表示积分点的个数，因此公式(10)重新写为：
经过离散eso处理后得到的正弦信号和余弦信号中的谐波含量明显降低，最终得到的角位置误差最大在0.01rad左右，而满足框架伺服系统力矩电机控制要求的角位置误差最大在0.013rad即可，因此最终得到的角位置信息是能够满足框架系统对角位置精度要求的。5.根据权利要求1所述的基于信号重构和离散eso的角位置获取方法，其特征在于，原始信号中余弦信号的处理方式与正弦信号的处理方式同理，最终将得到的两路信号进行如下处理即可得到满足精度要求的角位置信息：式(13)中，z
1sin
(k)和z
1cos
(k)分别表示对正弦函数信号和余弦函数信号被信号重构和采用离散扩张状态观测器方法处理后的离散eso的输出量，t表示采样周期，θ
n
(k)表示最终得到的角位置，ω
n
(k)表示最终得到的角速率，k表示离散时刻点。
技术总结
一种基于信号重构和离散ESO的角位置获取方法，ESO即扩张状态观测器，针对基于线性霍尔传感器获取角位置信息的低速、时变速系统，首先对两路线性霍尔传感器信号归一化处理以消除信号幅值不等的影响，得到了幅值为1的两路信号；其次对所述两路信号进行信号重构以得到抑制了大部分谐波量的正余弦信号；最后针对残余误差和未考虑到的系统误差等因素的影响采用离散ESO方法，得到满足精度要求的角位置信息。息。息。
技术研发人员：宋欣达 刘博 史阳阳 李海涛
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2021.12.20
技术公布日：2022/5/10