磁编码器及其校准方法和校准装置、电机以及无人飞行器制造方法及图纸

技术编号:20910811 阅读:37 留言:0更新日期:2019-04-20 08:39
本发明专利技术实施方式提供一种磁编码器及其校准方法和校准装置、电机以及无人飞行器,属于电子控制领域。所述校准方法包括:基于空间矢量脉宽调制控制三相对称电机的转子以预设电角度增量步进旋转,以带动位于机械轴上的磁体旋转;获取转子在以预设电角度增量步进旋转的过程中处于不同的第一电角度时磁编码器检测到的检测角度;以及存储检测角度与第一电角度的对应关系,以完成对磁编码器的校准。如此,通过利用空间矢量脉宽调制能够准确控制三相对称电机的电角度的特点,可以完成侧边式磁编码器的检测角度与三相对称电机的电角度之间的校准,使得侧边式磁编码能够运用到三相对称电机的角度检测中,从而实现云台等设备的小型化设计的目的。

Magnetic encoder and its calibration method and calibration device, motor and unmanned aerial vehicle

The embodiment of the invention provides a magnetic encoder, a calibration method and a calibration device thereof, a motor and an unmanned aerial vehicle, belonging to the field of electronic control. The calibration method includes: controlling the rotor of three-phase symmetrical motor based on space vector pulse width modulation to incrementally rotate at preset electric angle to drive the magnet on the mechanical axis to rotate; acquiring the detection angle detected by the magnetic encoder when the rotor is at different first electric angle in the process of incremental rotation at preset electric angle; and storing the detection angle and the first electric angle. The corresponding relation of degree is used to complete the calibration of magnetic encoder. Thus, by utilizing the characteristics of space vector pulse width modulation (SVPWM) which can accurately control the electrical angle of three-phase symmetrical motor, the calibration between the detection angle of the side magnetic encoder and the electrical angle of the three-phase symmetrical motor can be completed, so that the side magnetic coding can be applied to the angle detection of the three-phase symmetrical motor, so as to achieve the purpose of miniaturization design of equipment such as Yuntai.

【技术实现步骤摘要】
磁编码器及其校准方法和校准装置、电机以及无人飞行器
本专利技术涉及电子控制领域,具体地涉及一种磁编码器及其校准方法和校准装置、电机以及无人飞行器。
技术介绍
磁编码器由于其非接触式、体积小、成本低、结构简单以及可靠性高等特点广泛应用在角度、位置等检测中作为传感器使用。在云台等涉及电机定位的应用中,通常采用磁编码方案进行电机的角度、位置的检测。如图1所示,在当前的磁编码器中,通常将磁传感器正对磁铁使用,这样的好处是磁铁产生的磁场在磁传感器处为均匀分布,磁传感器角度输出与电机实际的机械角度是线性关系,这样基本可以对磁编码器不做校准,或者通过外接一个角度传感器对几个角度校准后做线性处理来进行校准。然而,当磁编码器应用于无人飞行器的云台等场景中时,常需要小型化设计。现有的磁传感器与磁铁正对式的安装方式通常需要1.5-3mm左右的空间安装,不利于云台小型化设计。
技术实现思路
为了至少部分地解决现有技术中存在的上述问题,本专利技术实施方式的目的是提供一种磁编码器及其校准方法和校准装置、电机以及无人飞行器。为了实现上述目的,在本专利技术实施方式的第一方面,提供一种用于磁编码器的校准方法,所述磁编码器包括用于与三相对称电机的输出轴轴向连接的机械轴、设置于所述机械轴上并跟随所述机械轴自转的磁体以及磁传感器,所述磁传感器与所述磁体沿所述磁体的径向间隔设置,所述校准方法包括:基于空间矢量脉宽调制控制所述三相对称电机的转子以预设电角度增量步进旋转,以带动位于所述机械轴上的磁体旋转;获取所述转子在以预设电角度增量步进旋转的过程中处于不同的第一电角度时所述磁编码器检测到的检测角度;以及存储所述检测角度与所述第一电角度的对应关系,以完成对所述磁编码器的校准。可选地,所述校准方法还包括:以预设电角度增量依次改变所述第一电角度,以带动位于所述机械轴上的磁体旋转至少一周。可选地,在存储所述检测角度与所述第一电角度的对应关系后,所述校准方法还包括:基于空间矢量脉宽调制控制所述三相对称电机的转子以所述预设电角度增量步进旋转,以获取所述磁体重新旋转至每个所述检测角度时对应的第二电角度;根据所述对应关系获取每个所述检测角度对应的第一电角度;以及在每个所述检测角度对应的所述第一电角度与该检测角度对应的所述第二电角度的差值的绝对值均小于预设阈值的情况下,确定校准成功。可选地,所述预设阈值大于或等于所述预设电角度增量并且小于或等于所述预设电角度增量的10倍。可选地,所述校准方法还包括:根据所述三相对称电机的极对数确定所述第一电角度对应的三相对称电机的机械角度;以及根据所述检测角度与所述第一电角度的对应关系,确定所述检测角度与所述机械角度之间的对应关系。可选地,所述预设电角度增量根据所述磁编码器的精度和三相对称电机的极对数确定。可选地,在所述三相对称电机处于空载状态下进行校准,并且在进行校准时,所述三相对称电机的输入电压的幅值大于或等于该三相对称电机工作时的最大电压幅值的0.05倍并且小于或等于所述最大电压幅值的0.5倍。可选地,所述三相对称电机通过三相逆变器驱动,所述基于空间矢量脉宽调制控制所述三相对称电机的转子以预设电角度增量步进旋转包括:调整所述三相逆变器的功率开关的导通顺序和导通时间以使得所述转子旋转至预设的初始电角度;以及改变所述功率开关的导通顺序和导通时间以使得所述转子从所述初始电角度以预设电角度增量步进旋转。在本专利技术实施方式的第二方面,提供一种用于磁编码器的校准装置,所述磁编码器包括用于与三相对称电机的输出轴轴向连接的机械轴、设置于所述机械轴上并跟随所述机械轴自转的磁体以及磁传感器,所述磁传感器与所述磁体沿所述磁体的径向间隔设置,所述校准装置包括:存储器;以及控制器,被配置为:基于空间矢量脉宽调制控制所述三相对称电机的转子以预设电角度增量步进旋转,以带动位于所述机械轴上的磁体旋转;获取所述转子在以预设电角度增量步进旋转的过程中处于不同的第一电角度时所述磁编码器检测到的检测角度;以及在所述存储器中存储所述检测角度与所述第一电角度的对应关系,以完成对所述磁编码器的校准。可选地,所述控制器还被配置为:以预设电角度增量依次改变所述第一电角度,以带动位于所述机械轴上的磁体旋转至少一周。可选地,在存储所述检测角度与所述第一电角度的对应关系后,所述控制器还被配置为:基于空间矢量脉宽调制控制所述三相对称电机的转子以所述预设电角度增量步进旋转,以获取所述磁体重新旋转至每个所述检测角度时对应的第二电角度;根据所述对应关系获取每个所述检测角度对应的第一电角度;以及在每个所述检测角度对应的所述第一电角度与该检测角度对应的所述第二电角度的差值的绝对值均小于预设阈值的情况下,确定校准成功。可选地,所述预设阈值大于或等于所述预设电角度增量并且小于或等于所述预设电角度增量的10倍。可选地,所述控制器还被配置为:根据所述三相对称电机的极对数确定所述第一电角度对应的三相对称电机的机械角度;以及根据所述检测角度与所述第一电角度的对应关系,确定所述检测角度与所述机械角度之间的对应关系。可选地,所述预设电角度增量根据所述磁编码器的精度和三相对称电机的极对数确定。可选地,所述三相对称电机通过三相逆变器驱动,在所述三相对称电机处于空载状态下进行校准时,所述控制器被配置为控制所述三相逆变器向所述三相对称电机输入幅值大于或等于该三相对称电机工作时的最大电压幅值的0.05倍并且小于或等于所述最大电压幅值的0.5倍的电压。可选地,所述三相对称电机通过三相逆变器驱动,所述控制器基于空间矢量脉宽调制控制所述三相对称电机的转子以预设电角度增量步进旋转包括:调整所述三相逆变器的功率开关的导通顺序和导通时间以使得所述转子旋转至预设的初始电角度;以及改变所述功率开关的导通顺序和导通时间以使得所述转子从所述初始电角度以预设电角度增量步进旋转。在本专利技术实施方式的第三方面,还提供一种磁编码器,所述磁编码器包括:机械轴,用于与三相对称电机的输出轴轴向连接;磁体,设置于所述机械轴上并跟随所述机械轴自转;以及磁传感器,与所述磁体沿所述磁体的径向间隔设置。在本专利技术实施方式的第四方面,还提供一种具有自校准功能的三相对称电机,所述三相对称电机包括:输出轴,被配置为与磁编码器的机械轴连接;上述的磁编码器;以及上述的校准装置。在本专利技术实施方式的第五方面,还提供一种用于无人飞行器的云台,所述云台包括上述的三相对称电机。在本专利技术实施方式的第六方面,还提供一种无人飞行器,所述无人飞行器包括上述的三相对称电机。在上述技术方案中,通过存储磁编码器检测到的检测角度与三相对称电机的电角度之间的对应关系,可以在磁编码器检测到任何角度时,均能通过上述对应关系来查找到与该检测角度对应的三相对称电机的电角度,如此,通过利用空间矢量脉宽调制能够准确控制三相对称电机的电角度的特点,可以完成侧边式磁编码器的检测角度与三相对称电机的电角度之间的校准,使得侧边式磁编码能够运用到三相对称电机的角度检测中,从而实现云台等设备的小型化设计的目的。本专利技术实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术实施方式的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术实施方式,但并不构成对本专利技术实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于磁编码器的校准方法,所述磁编码器包括用于与三相对称电机的输出轴轴向连接的机械轴、设置于所述机械轴上并跟随所述机械轴自转的磁体以及磁传感器,其特征在于,所述磁传感器沿所述磁体的径向间隔设置,所述校准方法包括:基于空间矢量脉宽调制控制所述三相对称电机的转子以预设电角度增量步进旋转,以带动位于所述机械轴上的磁体旋转;获取所述转子在以预设电角度增量步进旋转的过程中处于不同的第一电角度时所述磁编码器检测到的检测角度;以及存储所述检测角度与所述第一电角度的对应关系,以完成对所述磁编码器的校准。

【技术特征摘要】
1.一种用于磁编码器的校准方法,所述磁编码器包括用于与三相对称电机的输出轴轴向连接的机械轴、设置于所述机械轴上并跟随所述机械轴自转的磁体以及磁传感器,其特征在于,所述磁传感器沿所述磁体的径向间隔设置,所述校准方法包括:基于空间矢量脉宽调制控制所述三相对称电机的转子以预设电角度增量步进旋转,以带动位于所述机械轴上的磁体旋转;获取所述转子在以预设电角度增量步进旋转的过程中处于不同的第一电角度时所述磁编码器检测到的检测角度;以及存储所述检测角度与所述第一电角度的对应关系,以完成对所述磁编码器的校准。2.根据权利要求1所述的校准方法,其特征在于,所述校准方法还包括:以预设电角度增量依次改变所述第一电角度,以带动位于所述机械轴上的磁体旋转至少一周。3.根据权利要求1所述的校准方法,其特征在于,在存储所述检测角度与所述第一电角度的对应关系后,所述校准方法还包括:基于空间矢量脉宽调制控制所述三相对称电机的转子以所述预设电角度增量步进旋转,以获取所述磁体重新旋转至每个所述检测角度时对应的第二电角度;根据所述对应关系获取每个所述检测角度对应的第一电角度;以及在每个所述检测角度对应的所述第一电角度与该检测角度对应的所述第二电角度的差值的绝对值均小于预设阈值的情况下,确定校准成功。4.根据权利要求3所述的校准方法,其特征在于,所述预设阈值大于或等于所述预设电角度增量并且小于或等于所述预设电角度增量的10倍。5.根据权利要求1所述的校准方法,其特征在于,所述校准方法还包括:根据所述三相对称电机的极对数确定所述第一电角度对应的三相对称电机的机械角度;以及根据所述检测角度与所述第一电角度的对应关系,确定所述检测角度与所述机械角度之间的对应关系。6.根据权利要求1所述的校准方法,其特征在于,所述预设电角度增量根据所述磁编码器的精度和三相对称电机的极对数确定。7.根据权利要求1所述的校准方法,其特征在于,在所述三相对称电机处于空载状态下进行校准,并且在进行校准时,所述三相对称电机的输入电压的幅值大于或等于该三相对称电机工作时的最大电压幅值的0.05倍并且小于或等于所述最大电压幅值的0.5倍。8.根据权利要求1所述的校准方法,其特征在于,所述三相对称电机通过三相逆变器驱动,所述基于空间矢量脉宽调制控制所述三相对称电机的转子以预设电角度增量步进旋转包括:调整所述三相逆变器的功率开关的导通顺序和导通时间以使得所述转子旋转至预设的初始电角度;以及改变所述功率开关的导通顺序和导通时间以使得所述转子从所述初始电角度以预设电角度增量步进旋转。9.一种用于磁编码器的校准装置,所述磁编码器包括用于与三相对称电机的输出轴轴向连接的机械轴、设置于所述机械轴上并跟随所述机械轴自转的磁体以及磁传感器,其特征在于,所述磁传感器与所述磁体沿所述磁体的径向间隔设置,所述校准装置包括:存储器;以及控制器,被配置为:基于空间矢量脉宽调制控制所述三相对称电机的转子以预设电角度增量步进旋转,以带动位于所述机械轴上的磁...

【专利技术属性】
技术研发人员:于江涛
申请(专利权)人:广州极飞科技有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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