一种减小无刷直流电机力矩波动的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无刷直流电机控制技术领域，涉及一种减小无刷直流电机力矩波动的方法，尤其涉及一种基于测角信息优化换相信号从而减小精密转台无刷直流电机力矩波动的方法。
【背景技术】
[0002]无刷直流电机(BLDC:Brushless Direct Current Motor)具有高效率、长寿命、低噪声等优点，特别是其区别与有刷直流电机具有:无换相装置，结构简单、免维护的特点，成为航空、航天领域精密运动控制机构主要驱动电机之一。
[0003]在航空、航天用精密转台中，必须减小无刷直流电机力矩波动，以期实现指标要求的高精度低速运动控制。
[0004]无刷直流电机采用方波或梯形波电流驱动，其低速时有较大的力矩波动。无刷直流电机的转矩波动原因:电磁转矩产生原理引起的转矩波动；电流换相引起的转矩波动;齿槽效应引起的转矩波动；电枢反应和电机工艺缺陷引起的转矩波动等。经实践检验，无刷直流电机在航天用精密转台中的力矩波动主要是换相转矩波动，其原因是换相需要有个方波，而由于电机绕组的电感存在，使得电流的快速变化需要一个较长的过渡时间，也就存在了换相波动。
[0005]无刷直流电机的换相信号一般主要依据的是电机磁钢上黏贴的3个霍尔器件的磁极感应信号的高、低电平组成一组“换相逻辑真值表”来实现其换相。其3个霍尔芯片的黏贴位置依据其无刷直流电机的极对数，实现电角度(公知信息)120°有效换相来设计的。理想状态是电角度120°0’0”换相一次，但是由于加工及装配工艺、霍尔芯片的工艺等局限，很难保证其能实现这样的换相，一般都会有30’以上的误差，这样就会有较大的换相误差，也就会有较大的力矩波动。
[0006]现今的很多抑制无刷直流电机的理论与方法研究都是基于换相理想的状态下针对换相时的反电动势、换流方式等进行研究的，如分时换相策略、自抗扰技术、BP神经网络等转矩抑制的策略。但是，工程实践中，换相的角度并不是准确的，而且其对力矩波动的影响更为显著。只有将此换相准确后，使得换相的数学模型更接近理想模型，相应的转矩抑制策略才会更有效。
【发明内容】
[0007]为了解决【背景技术】中所存在的技术问题，本发明提出了一种减小无刷直流电机力矩波动的方法，通过采取综合精密转台的角度测量信息来获取精确的电机换相信息，从而减小力矩波动，有效的解决了换相霍尔器件产生的霍尔换相信号角度信息不准确的技术问题，使得电机的换相力矩波动更接近理想模型，为进一步采用其他力矩波动抑制策略提供基础。
[0008]本发明的技术方案是:一种减小无刷直流电机力矩波动的方法，其特殊之处在于:包括以下步骤:
[0009]1】
[0010]1.1)采集3相“霍尔换相信号”(ha/hb/hc)，直接转换为“换相逻辑信号” (HA/HB/HC)，
[0011]1.2)存储3个“霍尔换相信号”分别为!11=1^，!12 = 1113，!13 = 11(3，控制电机低速运转，
存储运转时的角度值；
[0012]2】
[0013]2.1)设置采集计数器i为3;对3个霍尔换相信号为不同基准下的速度平稳性数据的轮流采集，每采集1个霍尔换相信号，计数器减1，直至为0;
[0014]2.2)MCU设置转动圈数计数器j为η;所述η为1-5的自然数；当轮流采集一圈后减1，直至为0;以任意一个霍尔换相信号的上升沿为基准触发，产生一个“标准换相逻辑信号”；记录触发时的角度值JD，当运动角度为JD+JJ时，再次软件产生一个“标准换相逻辑信号”；当运动角度为JD+2*JJ时，再次软件产生一个“标准换相逻辑信号”；
[0015]2.3)存储所采集的角度信号，对角度值进行“差分运算”后得到“速度值”；
[0016]3】对“速度值”进行“均方差计算”，得到“速度波动均方差值”。
[0017]4】对比3个霍尔换相信号ha、hb、hc得到“速度波动均方差值”，取其最小值对应的霍尔换相信号为触发基准;所述基准通过ha、hb、hc对应的不同端口地址来区分；
[0018]5】下次开机后直接用该最小值对应的霍尔换相信号为触发信号，其余两个霍尔信号不再使用。
[0019]本发明的优点是:本发明利用精密转台的高精度测角对无刷直流电机的换相进行精密测量与标定，弥补无刷直流电机由于加工及装配等带来的换相误差，提高换相角度的精确性，为进一步实现高精度转矩抑制策略提供基础。
【附图说明】
[0020]图1;为本发明微处理器Μ⑶内换相调整程序流程图；
[0021]图2为本发明系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本发明的内容加以详细说明。
[0023]图1-2给出了本发明的一个具体实施例。减小无刷直流电机力矩波动的方法，包括以下步骤:
[0024]1】
[0025]1.1)采集3相“霍尔换相信号”(ha/hb/hc)，直接转换为“换相逻辑信号” (HA/HB/HC)，
[0026]1.2)存储3个“霍尔换相信号”分别为!11=1^，!12 = 1113，!13 = 11(3，控制电机低速运转，
存储运转时的角度值；
[0027]2】
[0028]2.1)设置采集计数器i为3;对3个霍尔换相信号为不同基准下的速度平稳性数据的轮流采集，每采集1个霍尔换相信号，计数器减1，直至为0;
[0029]2.2)MCU设置转动圈数计数器j为η;所述η为1-5的自然数；当轮流采集一圈后减1，直至为0;以任意一个霍尔换相信号的上升沿为基准触发，产生一个“标准换相逻辑信号”；记录触发时的角度值JD，当运动角度为JD+JJ时，再次软件产生一个“标准换相逻辑信号”；当运动角度为JD+2*JJ时，再次软件产生一个“标准换相逻辑信号”；
[0030]2.3)存储所采集的角度信号，对