[发明专利]一种基于开关霍尔传感器顺序编码的直线电机定位方法

摘要

一种基于开关霍尔传感器顺序编码的直线电机定位方法，该方法在直线电机动子上，沿动子运动方向在半个磁场极距长度内等距离布置n个开关霍尔传感器，通过测量所在位置的磁感应强度矢量方向，各开关霍尔传感器输出状态值1或0。在动子运动过程中，记录各开关霍尔传感器的输出状态值，并将其按顺序编码成n位二进制编码值。对比当前编码值与前一次编码值，可以得出动子的运动方向及相对位移，累加所有相对位移，可以得到当前时刻动子的总位移。该方法针对包含直线磁钢阵列的直线电机运动系统，利用电机本身的磁场信息以及多个开关霍尔传感器的输出状态值，无需特别转换算法，实现运动平台的相对位移测量，具有简单便捷、高精度、鲁棒性好等特点。

主权项

1.一种基于开关霍尔传感器顺序编码的直线电机定位方法，所述的直线电机包括定子和相对于定子运动的动子，其特征在于所述方法包括如下步骤：1)在定子上布置一排N极和S极磁钢交替放置的直线磁钢阵列，相邻N极和S极磁钢中心之间的距离为τ/2，其中τ是所述的直线磁钢阵列形成正弦周期性的空间磁场的极距，动子位于直线磁钢阵列产生的磁场中；2)在所述的直线电机的动子上，沿动子运动方向布置开关霍尔传感器阵列（4），所述的开关霍尔传感器阵列的长度为s=τ/2，任意相邻的两个开关霍尔传感器之间距离为δ=τ/2n，δ亦为定位分辨率，其中n为所述的开关霍尔传感器阵列所包含的开关霍尔传感器的个数，n≥3；3）通过测量所述的开关霍尔传感器阵列中的每个开关霍尔传感器所在位置的磁感应强度的矢量方向，确定各开关霍尔传感器的输出状态值为1或0；4）在动子运动过程中，每隔时间Ts记录步骤3)中各个开关霍尔传感器的输出状态值其中T_s为相邻两次信号采样之间的时间间隔，k为信号采样次数，k=1,2,…,i=1,2,…,n；对于所述的各个开关霍尔传感器的输出状态值需要进行以下处理：设S^(k)为各个开关霍尔传感器第k次输出状态值按实际安装顺序排列组成的n位二进制编码值S(k)=S1(k)S2(k)...Si(k)...Sn(k);]]>5）通过对比步骤4)中各个开关霍尔传感器第k次输出状态值组成的n位二进制顺序编码S^(k)与第k-1次输出状态值组成的n位二进制顺序编码S^(k-1)，得出在t_k-1至t_k时间段内直线电机动子相对于定子的运动方向及相对位移，其中t_k表示第k次信号采样时间，t_k=kT_s，t_k-1表示第k-1次信号采样时间，t_k-1=(k-1)T_s；6）累加步骤5)中从初始时刻至t_k时间段内各时间段的动子相对于定子的相对位移，计算出从初始时刻t₀=0至t_k=kT_s时间段内所述的直线电机的动子相对于定子运动的总相对位移为Δx=C^(k)τ/2n。