[发明专利]一种无绝对位置传感器的舵机舵角检测及控制方法

说明书

本发明涉及一种无绝对位置传感器的舵机舵角检测及控制方法，包括：步骤100：获取舵机舵角初始位置a；步骤200：获取舵角命令数值b并判断是设置命令还是转动命令，如果是转动命令则继续执行下一步；步骤300：读取非绝对式位置传感器当前数值，并计算上电后电机转动的角度增量；步骤400：计算当前舵机舵角实际位置；步骤500：对舵机电机进行控制；步骤600：控制芯片未检测到断电，不会执行中断，程序跳转至步骤200；检测到断电，触发中断；步骤700：中断触发；步骤800：控制芯片将舵机电机停转并存储当前舵角位置至芯片内部的存储空间。本发明无需依赖额外的绝对位置传感器即可实现绝对的舵角检测和控制，系统更简单。

技术领域

本发明涉及电动舵机领域，具体地说是一种无绝对位置传感器的舵机舵角检测及控制方法。

背景技术

舵是一种常见的操纵装置，自主水下机器人常用舵来实现运动控制，现有技术中根据不同应用场合的特点发展出了多种多样的舵机结构，包括：采用液压缸驱动的连杆机构舵机、采用直线电机驱动的连杆机构舵机、采用电机经减速机驱动舵轴的舵机等。对于液压缸或直线电机驱动的连杆机构舵机，其通常通过测量液压缸或直线电机的位移，并通过连杆机构的几何求解获得舵角位置。对于电机经减速机驱动舵轴的舵机，其通过各种位置传感器测量计算舵角。

随着自主水下机器人向更深、更快等方向发展，其对舵机的尺寸、重量、扭矩等技术参数也提出了更高的要求，小电机使用霍尔位置传感器可解决水下机器人在舵机方面的上述需求，同时控制算法上使用霍尔位置传感器比其他位置传感器要简单。但是霍尔位置传感器为非绝对式位置传感器，要实现舵角信息掉电不丢失需要额外增加不参与电机控制的绝对式位置传感器，这会增加系统组部件的数量，进而增加了线路的复杂程度和系统的不稳定性。如果能够对控制作出改进以省去额外增加的绝对位置传感器，不仅可以减小舵机的空间尺寸，也可以减少组部件数量并简化线路连接关系，这对于优化自主水下机器人的设计、提高系统可靠性具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无绝对位置传感器的舵机舵角检测及控制方法，适用于使用非绝对式位置传感器控制电机的舵机结构，无需依赖额外的绝对位置传感器即可实现绝对的舵角检测和控制，系统更简单、线路连接更少，特别适用于自主水下机器人等对安装空间要求严格的应用场合。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种无绝对位置传感器的舵机舵角检测及控制方法，包括如下步骤：

步骤100：控制芯片上电后获取舵机舵角初始位置a；

步骤200：控制芯片接收控制命令，并读取舵角命令数值b，判断是设置命令还是转动命令，如果是设置命令则b存储到控制芯片内部的存储空间，之后跳转至步骤100并读取赋值给舵角初始位置a，即a＝b；如果是转动命令则继续执行下一步；

步骤300：读取舵机电机上的非绝对式位置传感器当前数值N，并计算上电后电机转动的角度增量d＝s×N×60/P，其中P为电机极对数，s为电机转动方向；

步骤400：计算当前舵机舵角实际位置e＝a+d/n，其中n为舵机减速机构的总减速比；

步骤500：根据舵机舵角实际位置e以及舵角命令数值b对舵机电机进行控制，其中对舵机舵角进行控制的增量为f＝(b-e)×n；

步骤600：控制芯片未检测到断电，不会执行中断，程序跳转至步骤200；如果检测到断电，触发中断执行下一步；

步骤700：中断触发；

步骤800：进入中断之后控制芯片首先将舵机电机停转，并存储当前舵角位置至芯片内部的存储空间，之后经过延时，等待控制芯片彻底断电，结束运行。

所述控制芯片与一个储能电路连接，所述储能电路设有电容C，且步骤800中，进入中断后的控制芯片通过所述电容C释放能量完成当前舵角位置信息的存储操作。