基于向量的位置感测系统中的误差校正技术方案

一种系统包括旋转装置、基于向量的位置传感器以及控制器，该基于向量的位置传感器输出表示旋转装置的角位置的原始正弦及余弦信号。控制器通过以下方式执行方法：从传感器接收原始正弦及余弦信号、通过使用第一预定三角关系将幅度误差输入信号应用至第一积分器块来产生经校正的正弦及余弦信号，以及使用经校正的信号经由输出信号执行针对旋转装置的控制动作。第一预定三角关系是SC

【技术实现步骤摘要】
基于向量的位置感测系统中的误差校正介绍本公开涉及具有旋转装置的系统中的位置信号误差的自动校正，该旋转装置的绝对角位置是使用基于向量的位置传感器或方法学来确定。旋转装置可不同地体现为轮子、轮毂、齿轮元件或轴。可能会需要旋转装置的角位置的知识，例如用于旋转装置的或使用该旋转装置的系统的精确控制及监测。编码器及分解器是基于向量的位置传感器的示例，其使用旋转变换器对来确定角位置。其他类型的基于向量的位置传感器包括磁阻传感器以及某些“无传感器”技术。基于向量的位置传感器输出原始正弦及余弦信号。理想地，正弦及余弦信号相对于彼此正交并具有相同的幅度。然而，在感测及信号传输硬件中的缺陷可产生信号延迟、噪声以及其他异常。因此，正弦及余弦信号可能不会相对于彼此具有正好90度的相位差及/或可能会具有不同的幅度。反过来，例如当旋转装置体现为电机的转子时，由于电流波动及转矩波动，此类正交性及/或幅度误差可能会影响旋转装置的控制。
技术实现思路
本文公开了一种基于向量的位置感测系统以及用于此种系统的位置误差校正方法。本方法为输入信号驱动，即该方法直接对由基于向量的位置传感器提供的所测量的原始正弦及余弦信号进行操作。更具体而言，与基于向量的位置传感器通信的控制器应用预定三角关系来产生误差信号，这些误差信号进而驱动各种积分控制环路。在不同实施例中，积分控制环路针对幅度及/或正交性误差对原始正弦/余弦信号进行校正。之后，控制器使用经校正的正弦/余弦信号来执行关于旋转装置的操作的控制动作。在特定实施例中，该系统包括旋转装置、基于向量的位置传感器以及控制器。位置传感器被配置成输出原始正弦及余弦信号，原始正弦及余弦信号表示旋转装置相对于旋转轴的角位置。与第一积分器块具有积分控制环路的控制器与位置传感器通信并被配置成直接从位置传感器接收原始正弦及余弦信号。控制器还被配置成通过应用第一预定三角关系而产生经校正的正弦及余弦信号。第一预定三角关系的应用将幅度误差输入信号提供至第一积分器块。控制器使用经校正的原始正弦及余弦信号而经由一组输出信号执行旋转装置的控制动作。第一预定三角关系可以表示为：其中SC及CC分别表示经校正的正弦及余弦信号。积分控制环路可包括第二积分器块，在该情形中，控制器应用第二预定三角关系以便将正交性误差输入信号提供至第二积分器块。第二预定三角关系可以表示为：SC·CC积分控制环路可被配置成使用第一及第二积分器来针对经校正的正弦及余弦信号中的相对正交性误差进行校正，其中该实例中的经校正的余弦信号是CC＝Ma,cA2cos(θ-φ)-MOA'1sin(θ)并且经校正的正弦信号表示为SC＝SR。这里，θ是旋转装置的角位置，Mo是从第二积分器块输出的乘数、Ma,c是从第一积分器块输出的乘数、φ是原始正弦与余弦信号之间的正交性误差、A2是原始(即未补偿的)余弦信号的幅度、A’1是经校正的正弦信号的幅度，并且SR表示原始正弦信号。积分控制环路可包括幅度检测块，该幅度检测块被配置成检测原始正弦信号及原始余弦信号的相应幅度。幅度检测块可被编程为确定原始正弦信号及原始余弦信号的相应幅度中的哪一者最接近期望的参考幅度。或者，幅度检测块可被编程为确定原始正弦信号及原始余弦信号的相应幅度中的哪一者较大。该信息可用于确定是否补偿原始正弦信号SR或原始余弦信号CR。在一些实施例中，积分控制环路可包括具有求和节点及第三积分器块的幅度跟踪外部控制环路。求和节点接收幅度跟踪控制信号(CCAT2)作为输入，并应用第三预定三角关系以便将误差输入信号提供至第三积分器块。第三预定三角关系为：旋转装置可以是诸如牵引电动机之类的电机的转子。在一些实施例中，基于向量的位置传感器可以是分解器。系统本身可以体现为具有驱动轮的车辆，其中牵引电动机能够操作以产生转矩以向驱动轮提供动力。还公开了一种用于在基于向量的位置感测系统中提供误差校正的方法，该基于向量的位置感测系统具有旋转装置以及邻近该旋转装置定位的基于向量的位置传感器。在实施例中，该方法包括经由具有一个或多个积分控制环路的控制器从基于向量的位置传感器接收原始正弦及余弦信号。原始正弦及余弦信号表示旋转装置相对于旋转轴的角位置。该方法还包括通过将第一预定三角关系的输出作为幅度误差输入信号应用至控制器的第一积分器块而从所接收到的原始正弦及余弦信号产生经校正的正弦及余弦信号。另外，该方法包括使用经校正的原始正弦及余弦信号而经由一组输出信号执行关于旋转装置的控制动作。如上所述，第一预定三角关系是该方法可包括将上述第二预定三角关系的输出作为正交性误差输入信号应用至控制器的第二积分器块，及/或执行其他可选的过程，诸如使用第一及第二积分器块来针对经校正的正弦及余弦信号中的相对正交性误差进行校正、使用幅度检测块来检测原始正弦信号及原始余弦信号的相应幅度以确定补偿这些信号中的哪一者，或使用如上所述的幅度跟踪外部控制环路。结合附图阅读以下对用于实现本公开的最佳方式的详细描述，本公开的上述及其他特征及优点将显而易见。附图说明图1是具有示例性旋转装置、基于向量的位置传感器以及控制器的系统的示意图，该控制器被编程为具有积分控制环路，该积分控制环路被配置成消除来自基于向量的位置传感器的原始正弦/余弦信号中的幅度及正交性误差。图2是呈电机形式的旋转装置的示意图，该电机用作呈示例性车辆形式的系统的一部分。图3是控制环路示意图，其描述了关于来自基于向量的位置传感器的原始正弦及余弦信号中的幅度及正交性误差的校正的图1所示控制器的操作。图4-6是控制环路示意图，其描述了图3所示方法的任选改进方案。具体实施方式参照附图，其中在各个视图中相同的参考数字指代相同或相似的组件，从图1开始，显示了示例性系统10，示例性系统10包括旋转装置12、基于向量的位置传感器14以及与基于向量的位置传感器14通信的控制器(C)16。控制器16被配置(即在软件上编程及在硬件上配备)成消除如由传感器14测量的原始正弦及余弦信号(箭头11)中的信号误差，并最终经由一组输出信号(箭头CCO)执行关于旋转装置12及/或系统10的其他组件的控制动作。具体而言，控制器16在积分控制环路100内应用预定三角关系以针对幅度及/或正交性误差对原始正弦/余弦信号(箭头11)进行校正。如下所述，在不同的示例性实施例中，幅度误差校正可单独完成或结合正交性误差校正一起完成。图1的基于向量的位置传感器14可不同地体现为分解器、编码器、磁阻传感器或能够操作以产生具有幅度及相位信息的原始正弦及余弦信号(箭头11)的其他传感器。旋转装置12可以是车辆或非车辆动力传动系的从动旋转组件或驱动旋转组件，例如电机的转子、发动机轴或飞轮、或其他类型的轮子、轴、齿轮元件，或具有旋转速度(N)、旋转轴(A)及相对于旋转轴(A)的可确定角位置的其他旋转装置。旋转装置12可联接至轴13，使得来自旋转装置12的旋转的转矩可被传递至负载。如图2所示，例如，图1的旋转装置12可以任选地体现为电气系统20(例如机动车辆10A、机器人或其他移动式平台的电气系统20，或者可选地发电站或设备的电气系统20)内的电机200(M1)。电机200能够操作以产生输出转矩(箭头TO)并直接地或经由传动装置(未示出)将该输出转矩传递至负载(其采用例如非限制性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，其包括：旋转装置，其具有旋转轴；基于向量的位置传感器，其被配置成输出原始正弦及余弦信号，所述原始正弦及余弦信号表示所述旋转装置相对于所述旋转轴的角位置；以及控制器，其具有积分控制环路，所述积分控制环路具有第一积分器块，其中所述控制器与所述基于向量的位置传感器通信并被配置成直接从所述基于向量的位置传感器接收所述原始正弦及余弦信号、使用第一预定三角关系来将幅度误差输入信号应用至所述第一积分器块、使用所述幅度误差输入信号来产生经校正的正弦及余弦信号，以及使用所述经校正的原始正弦及余弦信号而经由一组输出信号执行关于所述旋转装置的控制动作；其中所述第一预定三角关系是

【技术特征摘要】
2016.11.07 US 15/3447431.一种系统，其包括：旋转装置，其具有旋转轴；基于向量的位置传感器，其被配置成输出原始正弦及余弦信号，所述原始正弦及余弦信号表示所述旋转装置相对于所述旋转轴的角位置；以及控制器，其具有积分控制环路，所述积分控制环路具有第一积分器块，其中所述控制器与所述基于向量的位置传感器通信并被配置成直接从所述基于向量的位置传感器接收所述原始正弦及余弦信号、使用第一预定三角关系来将幅度误差输入信号应用至所述第一积分器块、使用所述幅度误差输入信号来产生经校正的正弦及余弦信号，以及使用所述经校正的原始正弦及余弦信号而经由一组输出信号执行关于所述旋转装置的控制动作；其中所述第一预定三角关系是SC及CC分别表示所述经校正的正弦及余弦信号。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述积分控制环路包括第二积分器块，并且所述控制器被配置成使用第二预定三角关系将正交性误差输入信号应用至所述第二积分器块以及使用所述正交性误差输入信号来产生所述经校正的正弦及余弦信号，其中所述第二预定三角关系是：SC·CC。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述积分控制环路被配置成使用所述第一及第二积分器块来针对所述经校正的正弦及余弦信号中的相对正交性误差进行校正，并且其中所述经校正的余弦信号是：CC＝Ma,cA2cos(θ-φ)-MOA1'sin(θ)且所述经校正的...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·S·奥克斯，C·W·西克里斯特，Y·C·孙，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US