PMSM电机位置冗余处理的离散滤波方法及离散滤波器技术

本发明专利技术公开了一种PMSM电机位置冗余处理的离散滤波方法及离散滤波器，该离散滤波方法包括：到达采样时刻后，采集主位置传感器的第一采样角度值和辅助位置传感器的第二采样角度值，并根据第一采样角度值和第二采样角度值计算并输入主位置传感器和辅助位置传感器当前的位置偏差值；计算最后count_step个位置偏差值的平均偏差值；计算当前的位置偏差值与平均偏差值的差值；计算当前角度点下的局部偏差值；计算并输出滤波后的位置偏差值。本发明专利技术可以有效消除两个传感器之间的相对偏差引起的偏差范围扩大问题，降低了大批量生产时位置信息互相验证时引起的误判。息互相验证时引起的误判。息互相验证时引起的误判。

【技术实现步骤摘要】
PMSM电机位置冗余处理的离散滤波方法及离散滤波器


[0001]本专利技术涉电机
，具体的说，是涉及一种PMSM电机位置冗余处理的离散滤波方法及离散滤波器。

技术介绍

[0002]高性能的电机驱动系统需要使用实时的电机转子位置信息进行动态控制，而转子位置信息通常利用在电机上安装位置传感器来获得，常用的位置传感器包括光电编码器、旋转变压器、磁编码器等。另一方面，虽然转子位置传感器可以提供准确的位置信息帮助提高系统的性能，但传感器作为硬件部件会带来失效风险，尤其是当系统在高振动或者高转速下运行时，转子传感器失效会引起电机转矩控制失控，会对驱动系统、负载甚至周边人员造成伤害。
[0003]目前，有多种方法提出利用另一个位置信号，可能是辅助位置传感器或者软件估算位置信息，作为冗余系统来提高可靠性，位置冗余处理的方法主要包括：一、研究采用不同的方法获取位置信息，包括硬件的位置传感器或者软件的位置估算；二、研究不同位置信息如何相互验证，辨识位置传感器故障；三、研究辨识出现传感器故障后如果处理，尽量减低对系统造成的影响。
[0004]针对上述第二种方法在实际量产阶段的应用，由于采用两个位置传感器在实际应用中的加工、安装、校正、测量等过程中出现的偏差，导致不同位置信息在正常工作时，相互之间依然存在不一致。这种不一致，在大批量生产时会有随机的变化，有时幅度会较大，因此位置信息相互验证时常会引起误判。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术中由于采用两个位置传感器在实际应用中的加工、安装、校正、测量等过程中出现的偏差，在大批量生产时会有随机的变化，有时幅度会较大，导致位置信息相互验证时常会引起误判的问题，本专利技术提供一种PMSM电机位置冗余处理的离散滤波方法及离散滤波器。
[0006]本专利技术技术方案如下所述：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种PMSM电机位置冗余处理的离散滤波方法，其特征在于，包括：
[0008]步骤S1、到达采样时刻后，采集主位置传感器的第一采样角度值和辅助位置传感器的第二采样角度值，并根据所述第一采样角度值和所述第二采样角度值计算并输入所述主位置传感器和所述辅助位置传感器当前的位置偏差值；
[0009]步骤S2、计算最后count_step个所述位置偏差值的平均偏差值，count_step为在电机转动的0～360度区间的有效采样个数；
[0010]步骤S3、计算当前的所述位置偏差值与所述平均偏差值的差值；
[0011]步骤S4、根据所述平均偏差值、所述差值及滤波器滤波系数，计算当前角度点下的
局部偏差值；
[0012]步骤S5、根据当前的所述位置偏差值和所述局部偏差值，计算并输出滤波后的所述位置偏差值。
[0013]根据上述方案的PMSM电机位置冗余处理的离散滤波方法，所述位置偏差值的计算公式为：
[0014]phase_diff＝theta_main
‑
theta_check
[0015]其中，phase_diff为当前的所述位置偏差值，theta_main为当前的所述第一采样角度值，theta_check为当前的所述第二采样角度值。
[0016]根据上述方案的PMSM电机位置冗余处理的离散滤波方法，步骤S1，还包括：
[0017]定义一个count_step元素的位置偏差数组，将计算出的当前的所述位置偏差值存放在所述位置偏差数组中，所述位置偏差数组用于存放最后count_step个所述位置偏差值。
[0018]进一步的，步骤S1之后，还包括：
[0019]步骤A1、根据当前的采样时刻序号，计算当前角度采集的门槛上限值和门槛下限值，所述采样时刻序号从1开始并随着电机转动在1～count_step之间循环；
[0020]步骤A2、若当前的所述第一采集角度值位于当前角度采集的所述门槛上限值和所述门槛下限值之间，则将当前的所述位置偏差值存放在所述位置偏差数组中。
[0021]更进一步的，步骤S2，还包括：
[0022]电机正转时，若当前的所述采样时刻序号等于count_step，则更新所述平均偏差值；
[0023]电机反转时，若当前的所述采样时刻序号等于1，则更新所述平均偏差值。
[0024]根据上述方案的PMSM电机位置冗余处理的离散滤波方法，步骤S4，包括：
[0025]定义一个count_step元素的局部偏差数组，将每个角度点下的所述局部偏差值存放在所述局部偏差数组中。
[0026]根据上述方案的PMSM电机位置冗余处理的离散滤波方法，所述局部偏差值的计算公式为：
[0027]asym_position(index)＝asym_position(index)*α+difference_to_average*(1
‑
α)
[0028]其中，asym_position(index)为当前角度点下的所述局部偏差值，index为当前的所述采样时刻序号，difference_to_average为当前的所述位置偏差值与所述平均偏差值之间的差值，α为所述滤波器滤波系数，α介于0～1之间。
[0029]根据上述方案的PMSM电机位置冗余处理的离散滤波方法，步骤S4之后，还包括：
[0030]步骤A3、电机正转时，当前的所述采样时刻序号增加1，若增加后的所述采样时刻序号大于count_step，则将增加后的所述采样时刻序号置为1；
[0031]步骤A4、电机反转时，当前的所述采样时刻序号减少1，若减少后的所述采样时刻序号小于1，则将减少后的所述采样时刻序号置为count_step。
[0032]根据上述方案的PMSM电机位置冗余处理的离散滤波方法，步骤S5之后，还包括：
[0033]步骤S6、根据滤波后的所述位置偏差值进行所述位置传感器的冗余判断。
[0034]根据上述方案的PMSM电机位置冗余处理的离散滤波方法，count_step介于6～72
之间。
[0035]第二方面，本专利技术提供一种PMSM电机位置冗余处理的离散滤波器，包括：
[0036]输入模块，用于到达采样时刻后，采集主位置传感器的第一采样角度值和辅助位置传感器的第二采样角度值，并根据所述第一采样角度值和所述第二采样角度值计算并输入所述主位置传感器和所述辅助位置传感器当前的位置偏差值；
[0037]第一计算模块，用于计算最后count_step个所述位置偏差值的平均偏差值，count_step为在电机转动的0～360度区间的有效采样个数；
[0038]第二计算模块，用于计算当前的所述位置偏差值与所述平均偏差值的差值；
[0039]第三计算模块，用于根据所述平均偏差值、所述差值及滤波器滤波系数，计算当前角度点下的局部偏差值；
[0040]输出模块，用于根据当前的所述位置偏差值和所述局部偏差值，计算并输出滤波后的所述位置偏差值。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PMSM电机位置冗余处理的离散滤波方法，其特征在于，包括：步骤S1、到达采样时刻后，采集主位置传感器的第一采样角度值和辅助位置传感器的第二采样角度值，并根据所述第一采样角度值和所述第二采样角度值计算并输入所述主位置传感器和所述辅助位置传感器当前的位置偏差值；步骤S2、计算最后count_step个所述位置偏差值的平均偏差值，count_step为在电机转动的0～360度区间的有效采样个数；步骤S3、计算当前的所述位置偏差值与所述平均偏差值的差值；步骤S4、根据所述平均偏差值、所述差值及滤波器滤波系数，计算当前角度点下的局部偏差值；步骤S5、根据当前的所述位置偏差值和所述局部偏差值，计算并输出滤波后的所述位置偏差值。2.根据权利要求1所述的PMSM电机位置冗余处理的离散滤波方法，其特征在于，步骤S1，还包括：定义一个count_step元素的位置偏差数组，将计算出的当前的所述位置偏差值存放在所述位置偏差数组中，所述位置偏差数组用于存放最后count_step个所述位置偏差值。3.根据权利要求2所述的PMSM电机位置冗余处理的离散滤波方法，其特征在于，步骤S1之后，还包括：步骤A1、根据当前的采样时刻序号，计算当前角度采集的门槛上限值和门槛下限值，所述采样时刻序号从1开始并随着电机转动在1～count_step之间循环；步骤A2、若当前的所述第一采集角度值位于当前角度采集的所述门槛上限值和所述门槛下限值之间，则将当前的所述位置偏差值存放在所述位置偏差数组中。4.根据权利要求3所述的PMSM电机位置冗余处理的离散滤波方法，其特征在于，步骤S2，还包括：电机正转时，若当前的所述采样时刻序号等于count_step，则更新所述平均偏差值；电机反转时，若当前的所述采样时刻序号等于1，则更新所述平均偏差值。5.根据权利要求1所述的PMSM电机位置冗余处理的离散滤波方法，其特征在于，步骤S4，包括：定义一个count_step元素的局部偏差数组，将每个角度点下的所述局部偏差值存放在所述局部偏差数组中。6.根据权利要求1所述的PMSM电机位置冗余处理的离散滤波方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓东，黄炎，郭虎，李祥生，
申请(专利权)人：山东潍安动力有限公司，
类型：发明
国别省市：