电机的初始机械角度的获取方法及系统技术方案

一种电机的初始机械角度的获取方法，包括：确定电机的机械状态；根据所述机械状态，确定所述电机的初始电气角度；根据所述初始电气角度，确定所述电机的初始机械角度。

Acquisition method and system of initial mechanical angle of motor

A method for obtaining the initial mechanical angle of a motor includes: determining the mechanical state of the motor; determining the initial electrical angle of the motor according to the mechanical state; and determining the initial mechanical angle of the motor according to the initial electrical angle.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电机的初始机械角度的获取方法及系统
本公开涉及电机控制领域，尤其涉及一种电机的初始机械角度的获取方法及系统。
技术介绍
电机通常使用线性霍尔传感器检测电机转子的电气角度，并由电气角度得到电机转子的机械角度。对于多对极电机，其一个机械周期内对应多个电气周期，因此仅通过电气角度无法确定电机转子的机械角度。在云台的电机控制中，通常会配合云台的机械限位结构来达到获取电机上电时机械角度的目的，具体地，云台通常在启动时电机上电后进行正反转动撞击限位，以通过已知的限位位置来确定云台的初始的机械角度，再进入姿态控制。但是这种撞限位得到电机转子机械角度的方法，会存在以下问题：1、云台启动缓慢，用户体验差；2、撞限位过程中容易被阻碍物阻挡，导致启动失败，可靠性差；3、对机械限位结构存在疲劳损坏风险，增大限位角度偏差。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提供了一种电机的初始机械角度的获取方法及系统，不需电机在上电启动的时候转动撞限位，能够精确地确定电机转子的机械角度，从而实现电机的快速启动，同时能够减少电机的损耗。本公开实施例提供了一种电机的初始机械角度的获取方法，包括：确定电机的机械状态；根据所述机械状态，确定所述电机的初始电气角度；根据所述初始电气角度，确定所述电机的初始机械角度。本公开实施例还提供了一种电机的初始机械角度的获取系统，包括：第一传感器，用于确定电机的机械状态；控制器，连接所述第一传感器，用于根据所述机械状态，获取所述电机的初始电气角度；以及根据所述初始电气角度确定所述电机的初始机械角度。本公开实施例还提供了一种电机，包括上述电机的初始机械角度的获取系统。本公开实施例还提供了一种云台，包括上述电机的初始机械角度的获取系统。从上述技术方案可以看出，本公开实施例至少具有以下有益效果：通过在电机上设置磁编码器/电位器、或者光电码盘，确定电机在上电时的机械角度或者机械位置范围，从而确定电机的电气周期，以此得到电机的唯一的初始电气角度，从而得到初始机械角度。相较于现有技术的转动撞限位，本公开实施例能够较为精确地确定电机转子的机械角度，实现电机的快速启动，同时能够防止电机的损耗。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，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公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：图1为本公开实施例的电机的初始机械角度的获取方法的流程图。图2为步骤S102的子步骤的流程图。图3为步骤S1022的子步骤的流程图。图4为电气角度和机械角度的映射还原关系示意图。图5为修正后的电气角度和机械角度的映射还原关系示意图。图6为本公开实施例的光电码盘的示意图。图7为将模拟电压信号离散化成数字电压信号的过程示意图。图8为将模拟电压信号离散化成数字电压信号的结果示意图。图9为确定机械位置范围标定的电气角度EAi和电气周期i的示意图。图10为修正后的确定电气周期i的示意图。图11为本公开实施例的三轴云台的示意图。具体实施方式以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。本领域技术人员还应理解，实质上任意表示两个或更多可选项目的转折连词和/或短语，无论是在说明书、权利要求书还是附图中，都应被理解为给出了包括这些项目之一、这些项目任一方、或两个项目的可能性。例如，短语“A或B”应当被理解为包括“A”或“B”、或“A和B”的可能性。本公开一实施例提供了一种电机的初始机械角度的获取方法，包括：确定电机的机械状态；根据所述机械状态，确定所述电机的初始电气角度；根据所述初始电气角度，确定所述电机的初始机械角度。图1为本公开实施例的电机的初始机械角度的获取方法的流程图，如图1所示，该方法包括步骤S101～S103。在步骤S101中，确定电机的机械状态。在本公开实施例中，确定电机的机械状态有两种方式：通过磁编码器确定电机在上电时的机械角度，或者通过光电码盘确定电机上电时的机械位置范围。也就是说，电机的机械状态可以包括电机上电时的机械角度或者机械位置范围，本公开实施例的获取方法有两种方案：第一种方案通过设置有磁编码器的电机获取其初始机械角度，第二种方案通过设置有光电码盘的电机获取其初始机械角度。需要说明的是，在第一种方案中，由于通过轴侧放置的磁编码器得到的电机在上电时的机械角度线性度差、精确度低，需要做线性化校准，因此，只将其作为判断电机所处电气周期的标准，最后得到精确度较高的初始机械角度。在步骤S102中，根据所述机械状态，确定所述电机的初始电气角度。更具体地，根据电机的机械状态即机械角度或者机械位置范围，确定电机所处的电气周期，再分别结合电机上电时的电气角度或者电机处于该机械位置范围时标定的电气角度，即可确定电机的初始电气角度。在步骤S103中，根据所述初始电气角度，确定所述电机的初始机械角度。假设该电机的极对数为N，N≥1，则初始机械角度＝初始电气角度/N，相较于磁编码器测量得到的电机在上电时的机械角度，该初始机械角度更精确，且以上两种方案无需电机转动撞限位，实现了电机的快速启动，同时能够防止电机的损耗。还需说明的是，可以用电位器替换磁编码器，即通过设置于电机上的电位器的电压的变化，测量得到的电机在上电时的机械角度，从而确定电机的初始机械角度，此处不再赘述。本公开第一实施例主要用于说明获取方法的第一种方案，以下将结合图1至图5详细介绍其具体实施方式。在步骤S101中，通过设置在电机上的磁编码器确定电机在上电时的机械角度。在步骤S102中，根据所述机械角度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机的初始机械角度的获取方法，其特征在于，包括：/n确定电机的机械状态；/n根据所述机械状态，确定所述电机的初始电气角度；/n根据所述初始电气角度，确定所述电机的初始机械角度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电机的初始机械角度的获取方法，其特征在于，包括：
确定电机的机械状态；
根据所述机械状态，确定所述电机的初始电气角度；
根据所述初始电气角度，确定所述电机的初始机械角度。


2.根据权利要求1所述的电机的初始机械角度的获取方法，其特征在于，所述确定所述电机的初始机械角度，包括：
根据所述初始电气角度和所述电机的极对数N，获取所述初始机械角度，其中，N≥1。


3.根据权利要求1或2所述的电机的初始机械角度的获取方法，其特征在于，确定所述电机的机械状态包括确定所述电机在上电时的机械角度。


4.根据权利要求3所述的电机的初始机械角度的获取方法，其特征在于，所述获取方法还包括：
获取所述电机在上电时的电气角度；
根据所述机械角度和所述电气角度，确定所述初始电气角度。


5.根据权利要求4所述的电机的初始机械角度的获取方法，其特征在于，所述确定所述电机的初始电气角度还包括：
根据所述机械角度，确定所述电机所处的电气周期；
根据所述电气周期和所述电气角度，确定所述初始电气角度。


6.根据权利要求5所述的电机的初始机械角度的获取方法，其特征在于，所述确定所述电机所处的电气周期包括：
获取电机在初始限位位置时的第零电气角度EA0和第零机械角度MA0，以及获取电机在结束限位位置时的第N电气角度EAN和第N机械角度MAN；
确定电机在N个电气周期的每个电气周期中电气角度为0时对应的第一机械角度MA1至第N-1机械角度MAN-1；
根据所述机械角度与MA0～MAN，获取电机所处的电气周期i，其中，0≤i≤N-1。


7.根据权利要求6所述的电机的初始机械角度的获取方法，其特征在于，所述确定所述电机所处的电气周期还包括：
当所述机械角度与MA0～MAN中任一机械角度的角度差在预设阈值范围时，
若所述电气角度接近0°，则确定所述电机处于电气周期i+1；
若所述电气角度接近360°，则确定所述电机处于电气周期i。


8.根据权利要求6所述的电机的初始机械角度的获取方法，其特征在于，所述获取方法还包括：
通过霍尔传感器获取EA0、EA1和所述电气角度。


9.根据权利要求6所述的电机的初始机械角度的获取方法，其特征在于，所述获取方法还包括：
通过磁编码器获取MA0～MAN以及所述机械角度。


10.根据权利要求6所述的电机的初始机械角度的获取方法，其特征在于，所述获取方法还包括：
通过电位器获取MA0～MAN以及所述机械角度。


11.根据权利要求1或2所述的电机的初始机械角度的获取方法，其特征在于，确定所述电机的机械状态包括确定所述电机上电时的机械位置范围。


12.根据权利要求11所述的电机的初始机械角度的获取方法，其特征在于，所述获取方法还包括：
获取光电码盘的模拟电压信号；
将所述模拟电压信号转换成数字电压信号；
将数字电压信号的信号边沿对应的位置范围标定为所述机械位置范围。


13.根据权利要求12所述的电机的初始机械角度的获取方法，其特征在于，所述光电码盘包括一个亮区和一个暗区。


14.根据权利要求12所述的电机的初始机械角度的获取方法，其特征在于，所述确定电机上电时的机械位置范围包括：
电机上电后，控制电机朝一个方向转动；
当检测到所述信号边沿出现时，确定电机处于所述机械位置范围。


15.根据权利要求12所述的电机的初始机械角度的获取方法，其特征在于，确定所述电机的初始电气角度包括：
获取所述机械位置范围标定的电气角度EAi和电气周期i，其中，0≤i≤N-1，由所述电气角度EAi和电气周期i得到所述初始电气角度。


16.根据权利要求15所述的电机的初始机械角度的获取方法，其特征在于，所述确定所述电机的初始电气角度还包括：
电机转动至所述机械位置范围时，测量的实际电气角度为EA，
若|EA-EAi|≤a，则所述电机位于电气周期i，其中，a为一预定临界角度；
若|EA-EAi|＞a，则所述电机位于电气周期i-1。


17.根据权利要求12所述的电机的初始机械角度的获取方法，其特征在于，所述获取方法还包括：
获取模拟电压信号中的电压最大Vmax和电压最小Vmin；
根据Vmax和Vmin，确定滞回区间；
将大于该滞回区间的电压记为高电平1，将小于该滞回区间的电压记为低电平0。


18.根据权利要求16所述的电机的初始机械角度的获取方法，其特征在于，所述获取方法还包括：
通过霍尔传感器测量所述实际电气角度EA和所述机械位置范围标定的电气角度EAi。


19.一种电机的初始机械角度的获取系统，包括：
第一传感器，用于确定电机的机械状态；

【专利技术属性】
技术研发人员：龙彪，范庆鹤，
申请(专利权)人：深圳市大疆创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44