【技术实现步骤摘要】
一种基于陀螺仪辅助测量伺服电机角度的方法
[0001]本专利技术涉及电机设备的领域，更具体地，涉及一种基于陀螺仪辅助测量伺服电机角度的方法。
技术介绍
[0002]近年来，随着电力电子、工业机器人控制技术的快速发展，生产对伺服电机转速的高精度控制测量的要求不断提高。由于伺服电机拥有交流电机结构简单、维护方便等特点的同时，又具备效率高、调速性能好等优点，而被广泛应用。一般无刷直流电动机调速系统中，通常在电动机转轴上安装光电编码器、磁编码器进行测速，但光电编码器、磁编码器都容易受外界环境的干扰。光电编码器具有检测分辨率高优点，但在高粉尘环境下分辨率容易受到影响，并且光源灯泡寿命短、使用环境要求高；磁编码器具有灵敏度高、传送无抖动、使用寿命长的优点，但存在一定程度的磁不敏感区，在高磁环境中会降低电机运行的可靠性。陀螺仪通过测量物体一段时间内旋转的角度，再与测量时间相乘，获得物体的转速。利用陀螺仪测量转速时，虽然噪声小，精度高，但陀螺仪输出角度时由转速累加获得，长时间测量时，由于误差累计会出现较大的偏差，准确性差。
[000...
【技术保护点】
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种基于陀螺仪辅助测量伺服电机角度的方法，其特征在于，所述方法包括：S1：伺服电机开机运行，获取伺服电机k时刻的编码器角度和k时刻的陀螺仪角速度；S2：将k时刻的陀螺仪角速度转换为k时刻的陀螺仪角度；S3：设置伺服电机k
‑
1时刻的实际输出角度，计算k时刻的编码器角度与k
‑
1时刻的实际输出角度的变化率；S4：设置变化率阈值，比较变化率与变化率阈值的大小；若变化率大于变化率阈值，则计算k时刻的编码器角度和k时刻的陀螺仪角度的差值，执行步骤S5；否则执行步骤S6；S5：设置差值阈值，比较差值与差值阈值的大小；若差值大于差值阈值，则将k时刻的陀螺仪角度作为伺服电机k时刻的实际输出角度；否则进行步骤S6；S6：将k时刻的编码器角度与k时刻的陀螺仪角度进行卡尔曼角度融合，将卡尔曼角度融合结果作为伺服电机k时刻的实际输出角度。2.根据权利要求1所述的基于陀螺仪辅助测量伺服电机角度的方法，其特征在于，利用伺服电机原有的编码器获取伺服电机的编码器角度。3.根据权利要求2所述的基于陀螺仪辅助测量伺服电机角度的方法，其特征在于，所述伺服电机原有的编码器为光电编码器或磁编码器。4.根据权利要求1所述的基于陀螺仪辅助测量伺服电机角度的方法，其特征在于，利用陀螺仪获得伺服电机的陀螺仪角速度，具体方法为：利用陀螺仪检测伺服电机转轴的旋转，输出检测信号转换值；根据陀螺仪的灵敏度对应表确认当前陀螺仪的灵敏度；根据信号转换值和灵敏度计算陀螺仪角速度：陀螺仪角速度＝信号转换值/灵敏度。5.根据权利要求1所述的基于陀螺仪辅助测量伺服电机角度的方法，其特征在于，设置采样周期，每间隔一个采样周期，获取一次伺服电机的编码器角度和伺服电机的陀螺仪角速度；所述采样周期根据陀螺仪的采样频率确定，具体为：式中，B表示采样周期，f表示陀螺仪的采样频率。6.根据权利要求5所述的基于陀螺仪辅助测量伺服电机角度的方法，其特征在于，所述步骤S2中，将k时刻的陀螺仪角速度转换为k时刻的陀螺仪角度的具体方法为：U
k
＝u
k
*B式中，U
k
表示k时刻的陀螺仪角度，u
k
表示k时刻的陀螺仪角速度，B表示采样周期。7.根据权利要求6所述的基于陀螺仪辅助测量伺服电机角度的方法，其特征在于，所述S3中，计算k时刻的编码器角度与k
‑
1时刻的实际输出角度的变化率的具体方法为：式中，α
k
表示k时刻的编码器角度与k
‑
1时刻偏伺服电机的实际输出角的变化率，z
k
技术研发人员：雷宏发，刘蔓，何仲衡，吴元清，鲁仁全，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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