本發明涉及工業自動化和智能機器人領域，特別涉及一種伺服系統零點校對的絕對值編碼器調零方法。

背景技術：

隨著經濟的發展和生活水平的提高，為了滿足工廠自動化的生產，工業機器人代替人類進行惡劣環境工況和重復性工況的工作。其中機器人行業用交流伺服驅動器拖動伺服電機進行給定指令的運動，進而完成上位主控制器規劃的軌跡運行，有著廣泛和普及的應用。

智能機器人能夠代替人類進行工作，在一個機器人自動化系統中，機器人只是系統中的一部分，這個系統通常包括PLC系統，機器人整機(包括本體的控制器部分、實現多軸同步運行的拖動裝置即交流伺服驅動器和交流伺服電機和精密減速器)、外圍傳感器等。

交流伺服系統(包括交流伺服驅動器和交流伺服電機)因為具有較高的功率密度、響應速度快和過載能力強等優點被用于智能工業機器人領域中，交流伺服驅動器和伺服電機用于機器人系統中已經是一種普遍應用狀態。目前,機器人行業應用的交流伺服系統對伺服系統控制性能要求較高，因此提高該系統的控制效果是非常有必要的。

通常伺服電機尾部的編碼器安裝在電機電角度的某一位置，最傳統的做法是通過機械的方式安裝，即給電機三相中的U相和VW并聯后的兩端通直流電的方式，找到電機的電角度零點，但是由于電機本身三相電阻不可能完全平衡的問題，導致編碼器安裝位置肯定有偏差，通過編碼器反饋給伺服驅動器的角度值用于內部控制，會直接影響伺服系統的控制精度，因此為了降低由機械對零帶來的誤差，提高控制系統的控制精度。

技術實現要素：

針對現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種伺服系統零點校對的絕對值編碼器調零方法，解決了控制精度差的問題。

本發明所采用的技術方案是：一種伺服系統零點校對的絕對值編碼器調零方法，其技術要點是，包括以下步驟：

步驟1：采集伺服電機的三相電流ia；ib；ic和絕對值編碼器反饋的機械位置角信息θ，獲取電角度信息,公式如下：

θe＝θ*P

式中，θe為電角度，P為電機的極對數；

步驟2：對步驟1中的數據進行Clark和Park運算以后，得到兩相旋轉坐標系下的電流id；iq，經過給定Q軸和D軸的給定值與id；iq的反饋值做差后分別通過電流控制器的控制以后，經過prak-1運算以后，得到SVPWM控制所需的兩相靜止坐標系下的電壓值，最后輸出控制電機所需的PWM調制波；

步驟3：PWM調制波輸出脈寬電壓和經補償后的最終電角度，控制電機旋轉。

上述方案中，步驟3所屬的經補償后的最終電角度,獲取方法如下：

步驟1：編碼器采集電機的實際電角度值；

步驟2：根據給定步長值計算總周期；

步長表示每個PWM中斷周期補償的電角度值大小，步長的取值范圍為：大于-30°且小于30°；

步驟3：計算每個周期電角度的補償角大小；每補償一個周期，記錄采集到的電機相電流，將補償角度大小與電機相電流的均方根值一一對應，繪制成表格；

步驟4：獲取步驟3表格中相電流最小的值對應的補償角度，該補償角度與步驟1中采集到的實際電角度值做和獲得最終的電角度。

本發明的有益效果是：該伺服系統零點校對的絕對值編碼器調零方法，在通用交流伺服驅動器不變的基礎上，采用對電機電角度零位校對補償的方法，彌補了伺服電機與編碼器初始安裝過程中的電角度零位偏差，由于電角度計算的準確度影響控制策略的控制效果，因此該角度定位精度的提升，使得該伺服驅動器的整機控制性能提升，提高了行業應用的價值。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例中交流伺服系統結構示意圖；

圖2為本發明實施例中交流伺服系統電路原理圖；

圖3為本發明實施例中伺服系統零點校對的絕對值編碼器調零方法控制流程圖。

具體實施方式

使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖1～圖3和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

本實施例中的伺服驅動器包括整流穩壓電路、IPM逆變電路、邏輯門電路FPGA、數字信號處理器DSP(型號為TMS320F28335)，電流傳感器、光耦隔離電路、驅動保護電路以及故障檢測和保護電路，其中DSP包括ADC模塊、PWM發生器、Flash存儲器單元(圖中未示出)、外擴FRAM及RAM單元(圖中未示出)。DSP和FPGA兩類MCU芯片是通過并行總線的方式連接，其中整流穩壓電路是將外部供電電源轉換為直流電源，給IPM逆變電路提供母線電壓，DSP的AD模塊處理一些模擬量輸入信號,例如：母線電壓的檢測值，PWM用于提供PWM脈寬信號，該部分的輸出作為PWM發生器的輸入，最后生成脈寬信號用于電機控制，FPGA做電機電流信號的檢測和處理以及一些故障信息的處理。

本實施例采用的伺服系統零點校對的絕對值編碼器調零方法，通過設置在DSP內的軟件實現，其采用的交流伺服驅動器可實現三個閉環控制，控制模式可以選擇為位置、速度以及轉矩模式。傳統機械對零的方式是將電機的vw相并聯以后與U相串聯后通入直流電，使電機軸抱死在電角度零點附件，電機的零點個數與極對數一致，但是由于VW兩相是并聯關系，因此流入該兩相的電流有可能出現不平衡，從而影響轉子定向的準確性，并且編碼器的采樣精度也會影響該值的定位。為了更好地彌補該問題帶來的誤差，添加定步長校對程序，提高該零點的定位精度，進而提高控制策略的控制效果進而提高伺服系統在應用行業中的使用性能。

本實施例中采用的伺服系統零點校對的絕對值編碼器調零方法，包括以下步驟：

步驟1：采集伺服電機的三相電流ia；ib；ic和絕對值編碼器反饋的機械位置角信息θ，獲取電角度信息,公式如下：

θe＝θ*P

式中，θe為電角度，P為電機的極對數，a，b，c為三相電的三個項線，i為電流；

本實施例中,在確定電角度的過程中,還要對電角度進行補償,過程如下：

步驟1-1：編碼器采集電機的實際電角度值；

步驟1-2：根據給定步長值計算總周期；

例如設定每個周期補償0.5度電角度，則需要(30-(-30))/0.5＝120周期完成補償，則第一個周期的補償角度大小為-29.5°。

步驟1-3：計算每個周期電角度的補償角大小；每補償一個周期，記錄采集到的電機相電流，將補償角度大小與電機相電流的均方根值一一對應，繪制成表格；

步驟1-4：獲取步驟3表格中相電流最小的值對應的補償角度，該補償角度與步驟1中采集到的實際電角度值做和獲得最終的電角度。

步驟2：對步驟1中的數據進行Clark和Park運算以后，得到兩相旋轉坐標系下的電流id；iq，經過給定Q軸和D軸的給定值與id；iq的反饋值做差后分別通過電流控制器的控制以后，經過prak-1運算以后，得到SVPWM控制所需的兩相靜止坐標系下的電壓值，最后輸出控制電機所需的PWM調制波；

步驟3：PWM調制波輸出脈寬電壓，控制電機旋轉。

本實施例采用的伺服系統零點校對的絕對值編碼器調零方法，其工作原理為：

以轉矩控制模式，本實施例設計的交流伺服驅動器是Ethercat通訊型，首先通過Ethercat將電流給定值指令通過上位機發送到該伺服驅動器中，然后通過濾波和平滑處理以后與機械對零后的編碼器反饋值做閉環控制，然后通過零點校對核心算法按定步長的方式補償編碼器反饋的角度，并記錄采樣電流的均方根值并存表。由于電機的電角度零點與零點越接近，該均方根值越小，因此在范圍內的所有補償角度對應的最小電流值即是電角度補償以后最接近電角度零點的值。最后將該值與機械對零反饋的值一起帶入角度反饋單元中實現閉環控制，提高控制系統的性能。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的电机编码器调零步骤_一种伺服系统零点校对的绝对值编码器调零方法与流程的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。