[发明专利]基于向量的位置感测系统中的误差校正

说明书

一种系统包括旋转装置、基于向量的位置传感器以及控制器，该基于向量的位置传感器输出表示旋转装置的角位置的原始正弦及余弦信号。控制器通过以下方式执行方法：从传感器接收原始正弦及余弦信号、通过使用第一预定三角关系将幅度误差输入信号应用至第一积分器块来产生经校正的正弦及余弦信号，以及使用经校正的信号经由输出信号执行针对旋转装置的控制动作。第一预定三角关系是S_C²‑C_C²，其中S_C及C_C为相应的经校正的正弦及余弦信号S_C·C_C。控制器可使用第二预定三角关系以将正交性误差输入信号应用至第二积分器块。

介绍

本公开涉及具有旋转装置的系统中的位置信号误差的自动校正，该旋转装置的绝对角位置是使用基于向量的位置传感器或方法学来确定。旋转装置可不同地体现为轮子、轮毂、齿轮元件或轴。可能会需要旋转装置的角位置的知识，例如用于旋转装置的或使用该旋转装置的系统的精确控制及监测。编码器及分解器是基于向量的位置传感器的示例，其使用旋转变换器对来确定角位置。其他类型的基于向量的位置传感器包括磁阻传感器以及某些“无传感器”技术。

基于向量的位置传感器输出原始正弦及余弦信号。理想地，正弦及余弦信号相对于彼此正交并具有相同的幅度。然而，在感测及信号传输硬件中的缺陷可产生信号延迟、噪声以及其他异常。因此，正弦及余弦信号可能不会相对于彼此具有正好90度的相位差及/或可能会具有不同的幅度。反过来，例如当旋转装置体现为电机的转子时，由于电流波动及转矩波动，此类正交性及/或幅度误差可能会影响旋转装置的控制。

发明内容

本文公开了一种基于向量的位置感测系统以及用于此种系统的位置误差校正方法。本方法为输入信号驱动，即该方法直接对由基于向量的位置传感器提供的所测量的原始正弦及余弦信号进行操作。更具体而言，与基于向量的位置传感器通信的控制器应用预定三角关系来产生误差信号，这些误差信号进而驱动各种积分控制环路。在不同实施例中，积分控制环路针对幅度及/或正交性误差对原始正弦/余弦信号进行校正。之后，控制器使用经校正的正弦/余弦信号来执行关于旋转装置的操作的控制动作。

在特定实施例中，该系统包括旋转装置、基于向量的位置传感器以及控制器。位置传感器被配置成输出原始正弦及余弦信号，原始正弦及余弦信号表示旋转装置相对于旋转轴的角位置。与第一积分器块具有积分控制环路的控制器与位置传感器通信并被配置成直接从位置传感器接收原始正弦及余弦信号。控制器还被配置成通过应用第一预定三角关系而产生经校正的正弦及余弦信号。第一预定三角关系的应用将幅度误差输入信号提供至第一积分器块。控制器使用经校正的原始正弦及余弦信号而经由一组输出信号执行旋转装置的控制动作。第一预定三角关系可以表示为：

其中S_C及C_C分别表示经校正的正弦及余弦信号。

积分控制环路可包括第二积分器块，在该情形中，控制器应用第二预定三角关系以便将正交性误差输入信号提供至第二积分器块。第二预定三角关系可以表示为：

S_C·C_C

积分控制环路可被配置成使用第一及第二积分器来针对经校正的正弦及余弦信号中的相对正交性误差进行校正，其中该实例中的经校正的余弦信号是C_C＝M_a,cA₂cos(θ-φ)-M_OA'₁sin(θ)并且经校正的正弦信号表示为S_C＝S_R。这里，θ是旋转装置的角位置，Mo是从第二积分器块输出的乘数、M_a,c是从第一积分器块输出的乘数、φ是原始正弦与余弦信号之间的正交性误差、A₂是原始(即未补偿的)余弦信号的幅度、A’₁是经校正的正弦信号的幅度，并且S_R表示原始正弦信号。