伺服系统位置反馈的故障检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种伺服系统位置反馈的故障检测方法，包括霍尔故障检测算法、编码器故障检测算法和编码器故障和过流信号故障分级判定，本发明专利技术所述的伺服系统位置反馈的故障检测方法针对以霍尔及编码器反馈方式的伺服系统，在不增加硬件成本的前提下，提出了一种位置反馈故障在线实时检测算法，能够准定位位置反馈故障信号，防止遗漏，提高系统运行的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
伺服系统位置反馈的故障检测方法
本专利技术涉及一种故障检测方法，尤其涉及一种伺服系统位置反馈的故障检测方法。
技术介绍
目前，伺服系统中需要电机轴的实时位置进行反馈控制，位置反馈的信号的准确性是系统能否正常运行的关键。大部分伺服系统中位置反馈装置采用ABZ+UVW输出形式的光电编码器，此种传感器输出信号中没有错误状态信号，只能通过增加硬件检测或者软件检测实现。硬件检测方案系统成本提升，复杂度提高，降低了系统的稳健性。软件方案中通过检测识别电流环指令是否连续饱和的方法，在一定程度上也能检测到位置反馈故障问题，但很难区别造成电流环指令饱和的原因是因为位置反馈故障造成的，还是因负载过大电机处在堵转状态下造成的。因此本专利技术提供了一种检测方法，通过编码器和霍尔信号的相互校验，以及过流信号下编码器故障再检测方案，在保证电机平稳运行的前提下，能实时在线准确定位位置反馈故障问题。针对现有技术中所存在的问题，提供一种伺服系统位置反馈的故障检测方法具有重要意义。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种伺服系统位置反馈的故障检测方法。为实现上述目的，本专利技术的伺服系统位置反馈的故障检测方法，包括霍尔故障检测算法、编码器故障检测算法和编码器故障和过流信号故障分级判定，具体包括以下步骤：步骤1，在故障状态下，用所述霍尔故障检测算法对霍尔信号进行检测，判断霍尔反馈是否发生故障，若是，则检测结束，若否，则执行步骤2；步骤2，用所述编码器故障检测算法对编码器进行检测，判断所述编码器是否发生故障，若是，则继续执行步骤3，若否，则检测结束；步骤3，用所述编码器故障和过流信号故障分级判定来进一步确认所述故障是否来自于所述编码器；进一步地，所述霍尔故障检测算法具体包括以下步骤：步骤11，分别对三个霍尔信号连续采集10次；步骤12，分别判断每一个霍尔信号的10次电平状态是否全部相同，如果全部相同，则更改所述霍尔信号为采集后的值，如果不全部相同，则保持所述霍尔信号的原值不变；步骤13，判断所述三个霍尔信号的电平状态是否相同，如果相同，则标志位记录为1，并存入FIFO中，如果不相同，则将所述标志位记录为0；步骤14，重复执行步骤11到步骤13，直到FIFO中标志位存满后，判断所述FIFO中的标志位是否全部为1，若是，则确定所述霍尔反馈发生故障；进一步地，所述FIFO的深度为20；进一步地，所述编码器故障检测算法具体包括以下步骤：步骤21，分别对三个霍尔信号连续采集10次；步骤22，分别判断每一个霍尔信号的10次电平状态是否全部相同，如果全部相同，则更改所述霍尔信号为采集后的值，如果不全部相同，则保持所述霍尔信号的原值不变；步骤23，将所述三个霍尔信号置入到电机的6个电气角度扇区中，所述6个电气扇区分别对应一个扇区号，判断在一个电气角度扇区中所述三个霍尔信号的电平状态是否完全相同，如果完全相同，则将所述电气角度扇区的扇区号更改为10，如果不完全相同，则保持原扇区号不变；步骤24，判断当前电气角度扇区是否为所述三个霍尔信号初次置入，如果为初次置入，则将所述电气角度扇区的扇区号存入FIFOA中，并将此时编码器的当前位置存入FIFOB中，如果不为初次置入，则电机满足连续旋转一个周期，记录此时所述FIFOA和所述FIFOB中的值，所述FIFOA和FIFOB的深度均为6；步骤25，重复执行步骤21到步骤24，直到所述电机满足连续旋转4个周期时，计算所述电机旋转4个周期时编码器的位置的变量增量；步骤26，判断所述编码器的编码信号是否错误，具体所述判断方法为，设置一个偏码器故障的判断阈值，所述判断阈值的计算公式为：其中，t为所述判断阈值，mEncCnt为编码器线数，所述编码器线数的计算公式为：其中mTheta为电机旋转4个周期时所对应的机械角度，所述mTheta的计算公式为：其中P为磁极对数，所述磁极对数的数值为初始设定的数值，当步骤25中所述变量增量的绝对值小于判断阈值时，则确定编码器故障；进一步地，所述编码器故障和过流信号故障分级判定具体包括以下步骤：步骤31，判断所述电机的旋转方向，计算FIFOA中最近两个周期中所述扇区号的变化方向，当FIFOA中的值依次递增时，则所述电机的旋转方向为正，当FIFOA中的值依次递减时，则所述电机的旋转方向为负；步骤32，复位所述伺服系统，并将所述伺服系统的控制模式切换为开环电压控制模式；步骤33，重新用所述编码器故障检测算法对编码器进行检测，判断所述编码器是否发生故障，若是则进一步确定故障来自于所述编码器，若否，则确定故障为过流信号故障；进一步地，所述步骤33中重新用所述编码器故障检测算法对编码器进行检测时，将电压指令限制在额定的60％，能够防止所述电机旋转而陷入死循环。本专利技术的伺服系统位置反馈的故障检测方法针对以霍尔及编码器反馈方式的伺服系统，在不增加硬件成本的前提下，提出了一种位置反馈故障在线实时检测算法，能够准定位位置反馈故障信号，防止遗漏，提高系统运行的稳定性。附图说明图1为本专利技术所述方法的流程示意图；图2为霍尔故障检测算法的流程示意图；图3为编码器故障检测算法的流程示意图；图4为编码器故障和过流信号故障分级判定的流程示意图。具体实施方式下面，结合附图，对本专利技术的结构以及工作原理等作进一步的说明。如图1所示，本专利技术所述方法的流程示意图，包括霍尔故障检测算法、编码器故障检测算法和编码器故障和过流信号故障分级判定，具体包括以下步骤：步骤一S1，在故障状态下，用所述霍尔故障检测算法对霍尔信号进行检测，判断霍尔反馈是否发生故障，若是，则检测结束，若否，则执行步骤二；步骤二S2，用所述编码器故障检测算法对编码器进行检测，判断所述编码器是否发生故障，若是，则继续执行步骤三，若否，则检测结束；步骤三S3，用所述编码器故障和过流信号故障分级判定来进一步确认所述故障是否来自于所述编码器。如图2所示，图2为本专利技术所述的霍尔故障检测算法的流程示意图，通常地，三个所述霍尔信号可以组成6种信号，分别对应电机的电气角度的6个扇区，所述扇区单个角度为60度。在故障状态下所述霍尔信号有两种状态：同位低状态或同位高状态，依据此两种状态的不同，可以对所述霍尔信号进行在线检测，所述霍尔故障检测算法具体包括以下步骤：步骤S11，分别对三个霍尔信号连续采集10次，在每次系统控制中采集所述霍尔信号并做初步滤波处理；步骤S12，分别判断每一个霍尔信号的10次电平状态是否全部相同，如果全部相同，则更改所述霍尔信号为采集后的值，如果不全部相同，则保持所述霍尔信号的原值不变；步骤S13，判断所述三个霍尔信号的电平状态是否相同，如果相同，则标志位记录为1，并存入FIFO中，如果不相同，则将所述标志位记录为0；步骤S14，重复执行步骤S11到步骤S13，直到FIFO中标志位存满后，判断所述FIFO中的标志位是否全部为1，若是，则确定所述霍尔反馈发生故障；所述FIFO的设置增加了检测余量，可以防止应干扰造成的误报错，判断时间的设置，减少了系统的消耗，同时也增加检测余量，到达滤除干扰噪声的目的。如图3所示，图3为编码器故障检测算法的流程示意图，在正常状态下，一个所述扇区对应电气角度为60度，对应的电机轴机械角度为60/磁极对数，在所述霍尔无故障的状态下通过对比霍尔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种伺服系统位置反馈的故障检测方法，其特征在于，包括霍尔故障检测算法、编码器故障检测算法和编码器故障和过流信号故障分级判定，具体包括以下步骤：步骤1，在故障状态下，用所述霍尔故障检测算法对霍尔信号进行检测，判断霍尔反馈是否发生故障，若是，则检测结束，若否，则执行步骤2；步骤2，用所述编码器故障检测算法对编码器进行检测，判断所述编码器是否发生故障，若是，则继续执行步骤3，若否，则检测结束；步骤3，用所述编码器故障和过流信号故障分级判定来进一步确认所述故障是否来自于所述编码器。

【技术特征摘要】
1.一种伺服系统位置反馈的故障检测方法，其特征在于，包括霍尔故障检测算法、编码器故障检测算法和编码器故障和过流信号故障分级判定，具体包括以下步骤：步骤1，在故障状态下，用所述霍尔故障检测算法对霍尔信号进行检测，判断霍尔反馈是否发生故障，若是，则检测结束，若否，则执行步骤2；步骤2，用所述编码器故障检测算法对编码器进行检测，判断所述编码器是否发生故障，若是，则继续执行步骤3，若否，则检测结束；步骤3，用所述编码器故障和过流信号故障分级判定来进一步确认所述故障是否来自于所述编码器。2.如权利要求1所述的伺服系统位置反馈的故障检测方法，其特征在于，所述霍尔故障检测算法具体包括以下步骤：步骤11，分别对三个霍尔信号连续采集10次；步骤12，分别判断每一个霍尔信号的10次电平状态是否全部相同，如果全部相同，则更改所述霍尔信号为采集后的值，如果不全部相同，则保持所述霍尔信号的原值不变；步骤13，判断所述三个霍尔信号的电平状态是否相同，如果相同，则标志位记录为1，并存入FIFO中，如果不相同，则将所述标志位记录为0；步骤14，重复执行步骤11到步骤13，直到FIFO中标志位存满后，判断所述FIFO中的标志位是否全部为1，若是，则确定所述霍尔反馈发生故障。3.如权利要求2所述的伺服系统位置反馈的故障检测方法，其特征在于，所述FIFO的深度为20。4.如权利要求1所述的伺服系统位置反馈的故障检测方法，其特征在于，所述编码器故障检测算法具体包括以下步骤：步骤21，分别对三个霍尔信号连续采集10次；步骤22，分别判断每一个霍尔信号的10次电平状态是否全部相同，如果全部相同，则更改所述霍尔信号为采集后的值，如果不全部相同，则保持所述霍尔信号的原值不变；步骤23，将所述三个霍尔信号置入到电机的6个电气角度扇区中，所述6个电气扇区分别对应一个扇区号，判断在一个电气角度扇区中所述三个霍尔信号的电平状态是否完全相同，如果完全相同，则将所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖靖，王建宽，
申请(专利权)人：宁波GQY视讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33