[发明专利]直线电机系统的初始电角度定位方法及系统

权利要求书

1.一种直线电机系统的初始电角度定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过预定位法测试得到电角度θ及其对应的光栅尺位置P换算的电角度θ'数据对；

根据所述数据对拟合得到畸变函数θ'=f(θ)；

采用二分法查找电角度，直至电机锁定当前电角度θ(i)，记录当前光栅尺位置P换算的电角度θ'=θ(i)，i为二分法查找的迭代次数；

根据畸变函数的反函数求解得到初始电角度为f^-1(θ')。

2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述通过预定位法测试得到电角度θ及其对应的光栅尺位置P换算的电角度θ'数据对，包括以下步骤：

S1、设定Uq=0，Ud=Is*R，θ(0)=0，给电机注入开环电压矢量(Ud，θ(0))，其中，Ud为d轴电压，Uq为q轴电压、Ud=Is*R，Is为电机额定电流，R为电机相电阻，θ(0)为定位电角度；

S2、电机在电压矢量作用下运动到θ(0)电角度对应光栅尺位置P₀；

S3、电压值不变，给定电角度进行累加操作，给电机注入开环电压矢量（Ud，θ(i)），累加操作直至θ(i)180°结束，其中θ(i)=θ(i-1)+dθ，dθ为预设的电角度累加值，i为迭代次数，i≤180/dθ；

S4、电机在电压矢量作用下运动到θ(i)电角度对应光栅尺位置P(i)，得到P(i)换算θ'(i)的关系式为：θ'(i)=[(P(i)-P₀)%2τ]*180/τ，记录得到所述数据对(θ(i)，θ'(i))，其中τ为所述直线电机的极距。

3.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述畸变函数θ'=f(θ)=θ+A*sin(B*θ)，其中，A、B为常数，通过(θ(i)，θ'(i))数据对拟合得到。

4.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述采用二分法查找电角度，直至电机锁定当前电角度θ(i)，具体包括以下步骤：

（1）设置电角度区间[f,e]，初始化f=0，e=360，i=0，电角度θ(i)=180，光栅尺计数变化量为0；

（2）给电机注入开环电压矢量Ud= I_s0*R，其中，Ud为d轴电压，R为电机相电阻，Is为电机额定电流，I_s0为不足以让电机移动的d轴电流，但光栅尺能够产生脉冲变动；

（3）分别记录注入前的光栅尺位置和注入后电压峰值时间处位置，计算获取光栅尺变化量Δd；

（4）根据Δd判断：若Δd=0，转到步骤（8）；若Δd0，转到步骤（5）；若Δd0,转到步骤（6）；

（5）设置新的查找区间f不变，e=θ(i)-1，迭代次数：i=i+1；电角度更新：θ(i)=(f+e)/2；转到步骤（7）；

（6）设置新的查找区间e不变 ，f=θ(i)+1，迭代次数：i=i+1；电角度更新：θ(i)=(f+e)/2；转到步骤（7）；

（7）判断查找区间长度e-f是否小于设定阈值θ_min，如果e-fθ_min，则跳转步骤（8），否则跳转至步骤（2）；

（8）按照当前计算的电角度θ(i)施加电压矢量Ud=I_s*R，让电机锁定到当前电角度 θ(i)。

5.根据权利要求1-4中任一所述的定位方法，其特征在于，所述定位方法还包括：根据初始电角度获取所述直线电机闭环控制时的光栅尺位置P与电角度θ换算关系，公式为θ=[(P-P₀)%2τ]*180/τ+f^-1(θ')，其中，τ为所述直线电机的极距，P₀为电机在电压矢量作用下运动到θ(0)电角度对应光栅尺位置。

6.根据权利要求 2或4所述的定位方法，其特征在于，所述注入开环电压选择周期性的电压增加过程，在一个周期内，给定电角度后在该周期的前半段内给d轴的电压从0上升到Ud，在该周期的后半段内给d轴的电压下降到0，并重新给定下一周期新的电角度。