专题_DD电机_直线电机磁极位置检测
一种高速直线电机的位置和速度检测系统及方法
一种高速直线电机的位置和速度检测系统及方法说实话一种高速直线电机的位置和速度检测系统及方法这事，我一开始也是瞎摸索。
我试过好多种不同的传感器来检测直线电机的位置呢。
最开始我想到的是用光电传感器，想着光嘛，一遮一断就能知道电机动没动，位置在哪了。
但是实际操作起来啊，发现好多问题。
比如说，高速直线电机运行的时候震动比较大，这个光电传感器就很容易被干扰，误判位置的情况时有发生，就好像你想靠一个不太靠谱的眼睛去精确看东西，眼睛还老是看错，可把我愁坏了。
后来我又试了电磁感应传感器。
这个原理我稍微懂一点，就是根据电磁感应嘛。
但是怎么设置感应的强度啊，距离啊，又是个大难题。
我是一遍又一遍地调整参数，就像调收音机一样，一点点地找那个最清晰的台，折腾了好久。
有时候感应太弱了，根本检测不到数据，有时候又太强，数据全乱套了。
再后来，我就深入研究了一些现有的检测方法。
有个办法是利用霍尔效应。
我感觉这个挺靠谱的，就开始按照这个方向死磕。
先了解霍尔元件的特性，这就好比去摸透一个人的脾气一样，知道什么样的情况下它能给你最准确的信息。
然后就是设计电路，要把霍尔元件和其他电路部分结合起来可没那么简单。
电路里面的布线啊，就像是给城市规划道路，一不小心哪里堵了或者断了，整个系统就不能正常工作。
我还犯过一个很愚蠢的错误，把正负极给接反了，白白忙乎了半天，还以为是电路设计有毛病呢，最后才发现是这么个低级错误，当时那个懊恼啊。
速度检测方面呢，和位置检测还有点关联。
我发现根据位置数据进行计算进而得到速度是个可行的办法。
就像是你知道一个人在两个点之间的距离，也知道他走这两个点花的时间，就可以算出他的速度一样。
所以就把位置检测得到的数据进行时间间隔上的处理。
当然这中间也要注意数据的准确性，不能因为前面位置检测错了，导致速度也跟着错。
我还想过有没有可能单独设计一个速度检测的模块，和位置检测分开，但是这样的话成本会增加很多，系统也会更复杂，有点得不偿失啊。
高响应直线电机伺服系统信号检测技术的研究_3永磁同步直线电机控制系统的位置检测技
3 永磁同步直线电机控制系统的位置检测技术永磁同步直线电机控制系统的关键技术之一是动子位置的检测，只有检测出动子实际的空间位置后，控制系统才能决定驱动器的通电方式、控制模式及输出电流的频率和相位，以保证电机的正常工作，因而准确、可靠的动子位置检测是电机控制系统中的关键环节。
3.1 位置检测方案实现位置信号检测的方案大体上可分为两大类：有传感器位置检测（直接位置检测）和无传感器位置检测（间接位置检测）。
有传感器位置检测是利用位置传感器直接获得定子和动子(转子)磁场相对位置信息的方法，而无传感器位置检测是利用电动机的某些电气参数如电机转子位置函数关系来解算转子位置信息的方法。
两种方案相比之下各有利弊，后者具有机械结构简单、抗干扰能力强、可靠性高等优点，但其精度比前者略低。
3.1.1 有传感器位置检测方案位置检测系统是伺服系统的重要组成部分，其精度和稳定性对伺服系统和被检测元件都有很大的影响。
位置检测系统的核心是检测元件，其产生的反馈信号在闭环系统中起着重要的作用，对于一些高档的数控装置其位置伺服系统的定位精度主要取决于位置检测元件的精度。
因此对检测元件的主要要求有[16]：（1） 具有高可靠性和高抗干扰能力（2） 可满足伺服系统精度和速度的要求（3） 能适应生产现场的工作环境，使用、维护方便（4） 价格合理，寿命长（5） 便于安装和连接位置检测元件按照功能可分为回转式和直线式两大类。
回转式用于检测角位移，比较常见的有旋转变压器、感应同步器圆光栅等；直线式用于检测直线位移，比如直线光栅尺、直线感应同步器等。
位置检测元件按照其输出信号的类型可分为模拟式和数字式。
模拟式检测元件测得的位置信号式一个模拟量，这个模拟量需经A/D转换后方可送入数字检测系统；而数字式检测元件测得的位置信号是数字量，它可以直接送入数字装置。
目前应用最广的是利用光电转换原理构成的非接触式光电编码器。
由于其精度高，可靠性好，性能稳定，体积小和使用方便，在自动测量和自动控制技术中得到了广泛的应用。
动磁式直线电机定位误差检测与校正
动磁式直线电机定位误差检测与校正目录一、内容概述 (2)1.1 直线电机应用领域 (2)1.2 定位误差对性能的影响 (3)1.3 研究的重要性和必要性 (4)二、动磁式直线电机概述 (6)2.1 直线电机基本原理 (6)2.2 动磁式直线电机的结构特点 (7)2.3 动磁式直线电机的应用领域 (8)三、定位误差检测 (9)3.1 定位误差的定义及分类 (10)3.2 检测原理和方法 (12)3.3 检测流程与步骤 (13)四、定位误差校正技术 (14)4.1 校正方法概述 (14)4.2 静态误差校正技术 (16)4.3 动态误差校正技术 (17)4.4 智能校正方法与技术趋势 (18)五、实验与分析 (19)5.1 实验系统搭建 (20)5.2 实验方案设计与实施 (21)5.3 实验结果分析 (23)六、应用实例研究 (24)6.1 实际应用背景介绍 (25)6.2 定位误差检测与校正过程展示 (26)6.3 应用效果评估与反馈 (27)七、结论与展望 (28)7.1 研究总结 (29)7.2 技术创新点梳理 (30)7.3 未来研究方向与展望 (31)一、内容概述本文档旨在详细介绍动磁式直线电机定位误差检测与校正的方法和原理。
随着科技的不断发展，动磁式直线电机在各个领域的应用越来越广泛，其精度和稳定性对于整个系统的性能至关重要。
研究和掌握动磁式直线电机的定位误差检测与校正是提高其性能的关键。
本文档首先介绍了动磁式直线电机的基本原理和结构特点，然后详细阐述了定位误差的产生原因及其对系统性能的影响。
在此基础上，针对动磁式直线电机的定位误差，提出了多种有效的检测方法，包括直接测量法、间接测量法、自适应控制法等。
针对不同类型的定位误差，给出了相应的校正策略和方法，以提高系统的精度和稳定性。
本文档还对动磁式直线电机定位误差检测与校正的实际应用进行了详细的案例分析，以验证所提出的方法和策略的有效性。
直线同步电机初始磁场位置检测方法
运机器人等。 电机 的 位 置 检 测在 电机 控 制 中是 十 分 重要 的 ， 特 别是 需要 根 据 精 确 转 子 位 置控 制 电机 运 动 状 态 的 应 用场 合 ， 如 位 置 伺 服 系统 。传 统 的位 置 检 测 方 法 一般 根 据 装 在 电机 轴 上 的 光 电编 码 器的 反 馈 信 号计 算得 出的 ． 光 电 编码 器 通 过读
查 阅资 料 ， 综 合前 人经 验 的基础 上设 计而来 。 该装 置结 构 稳定 ， 可靠 性高 ， 具 有 一 定 的 推 广 价 值 。总 而 言 之 ， 该 面 向 多 管 路 的 立 体 流 量 分 配 单 元 具 有 广 阔 的市 场 前 景 。
Ｒ ｅ ｆ ｒ ｉ ｇ ｅ ｎ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ （ Ｐ） ． ＵＳ ， ＵＳ ２ ０ １ ０ ／ ０ ３ ０ ７ １ ９ ０ Ａ１ ． ２ ０１ ０ —
、
Ｗ 信号 来估 算初 始 电机 的磁 场位 置 。 等 找 到 ｚ 脉 冲
人 中 应 用 的 先 决 条 件 。 直 线 电 机 特 点 在 于 无 需 中 间 转 换 机 构 便 可 以 直 接 产 生 直 线 运 动 ，这 样 大 大 简 化 了 机 械结 构 ， 减 少 了运 动惯量 ， 动 态 响 应 性 能 和 定 位 精 度 大 大提 高 ， 同时也 提 高 了可靠性 ， 系 统 的精度 取 决于 位置
取 光 电编 码 盘 上 的 图案 或 编 码 信 息 来表 示 电机 转 子 的 位 置信 息 。 根 据 光 电 编码 器 的 工作 原 理 可 以将 光 电编 码 器 分 为 绝 对 式 光 电编 码 器 与 增 量 式光 电编 码 器 ， 直 线 电机 一般 都 采 用光 栅 尺 ， 只有 Ａ Ｂ正 交 脉 冲反 馈 。该 文 的 目的就 是 提 供 一 种 没 有
专题_DD电机_直线电机磁极位置检测剖析
2.5.3.6 确认编码器（光栅尺）反馈信号抗干扰措施 需要做好屏蔽及接地处理，否则会导致检测位置不准，或无法完成磁极位置检测。
2 永磁同步电机磁极位置
2.5 DD电机/直线电机磁极位置检测：
2.5.3 磁极位置检测功能注意事项：
பைடு நூலகம்
2.5.3.7 确认相关PMC信号。
如：RPREQ(G135), RPDET(F158),RPFIN(F159),SVOFF(G126) 2.5.3.8 确认磁极检测相关参数设定 如： 2213#7,2139，等
2 永磁同步电机磁极位置
2.4 DD电机/直线电机编码器检测到的磁极位置：
2.4.1 对于Dis/Lis电机来说，电机定子、转子、编码器的相对位置按照要求安装完毕后，还 无法保证Pole sensor的0信号（AMR0）与编码器z信号严格对应，存在一定的偏差。 如下图：AMR offset=A
问题引入：如何测出这个偏差A，就是我们磁极位置检测需要解决的问题
2 永磁同步电机磁极位置
2.5 DD电机/直线电机磁极位置检测：
2.5.1 手动进行磁极位置检测：
系统将检测到的AMR 偏差保存到诊断号353中
2 永磁同步电机磁极位置
2.5 DD电机/直线电机磁极位置检测：
2.5.2 系统功能“磁极位置检测功能”,用来实现自动检测磁极位置（也及通过伺服软件来自 动测量AMR 的偏差量（A值），然后自动设定到参数中）。
同步电机如果作为电动机运行，也需要符合以上公式
此时的f表示旋转磁场的频率与转速之间的关系，而电压E0表示外加定子电压的大小。 转速n=60*f/p 当p=1,f=50时候，则n=3000。 当p=2、4 ,f=50时候，则n=1500、750。
开关磁阻电机位置检测方法演示文稿
优点：原理简单，成本较低，不需要外加测试信号，提高了电 机的可靠性和容错能力; 低速运行情况下，由于旋转电动势很小， 可忽略，位置估计较为精确。
缺点：该方法受电机转速、电压波动以及斩波电流的影响，不适 合在高速下使用。
非导通相检测法
非导通相检测法通过控制向非激励相注入高频低幅 的测试信号，测量出电流或其它信息，通过计算和 分析得到转子位置信息。此类方法算法比较简单， 适合于电机启动和较低转速时的转子位置估计，但 由于测量过程需要注入高频激励信号，易引起负转 矩，影响整个系统出力和效率，另外使控制电路复 杂。
优点：算法简单，适用性强，与电机所带负载的大小无关。
缺点：由于放置元件，使SRM的制造工艺变得复杂。另外，若定 子槽内金属板放置位置不一致，就会使金属极板相对与转子位 置的变化特性不一致，产生较大的检测误差。
国外一些研究(基于注入脉冲法)
电感分区法（起动）
思想：将各项电感的相位关系做以分区，利用各区 域内绕组的相电流逻辑关系，确定初始导通相。
基于电流斩波波形的检测法（适用于低速）
电流上升时间法
利用电流的上升或下降时间判断转子的位置，分别 为基于斩波波形的电流上升时间法和基于斩波波形 的电流下降时间法。
i
Im ax I
Im in
0 on
off
2off -on
电流下降时间法
与电流上升时间法相比，不同之处在于它不需要电压传感器检测电压。
永磁直线同步电机初始位置检测算法分析
永磁直线同步电机初始位置检测算法分析摘要：针对采用增量式光栅为位移传感器的表贴式隐极永磁直线电机伺服控制系统，利用饱和凸极效应来检测动子初始位置。
基于注入脉振高频电压后d、q轴高频电流响应特性，并极值法计算法获得动子初始位置，并采用双脉冲电压矢量注入对动子极性进行判断，解决了高频电压注入法无法确定动子极性的问题。
实验测量表明，采用极值法估计动子初始位置预测均方根误差为0.141 rad，结果表明，极值法获得永磁直线电机动子初始位置的估计可以满足永磁直线电机平稳启动要求。
关键词：直线电机；动子初始位置角；高频注入；凸极效应同传统旋转电机相比，直线电机省去齿轮、链条等中间传动机构，可以简化系统结构，提高效率，因此更适用于物流线、数控机床进给系统等直线运动场合。
永磁直线电机具有推力密度大、效率高等优点，广泛应用于伺服控制系统中[1]。
在高性能的直线电机伺服控制系统中，对于电机的启动性能来说，电机动子的初始位置影响比较大，尤其在高性能的直线电机伺服控制系统中，显得更加重要。
以增量式光栅尺或磁栅尺作为位移传感器的直线电机伺服控制系统中，系统上电后，无法由位移传感器直接获得动子初始位置，需要采取位置估算算法估计动子初始位置。
科研人员不断深入研究，目前为止提出了多种针对于永磁旋转电机的转子初始位置的估计方法。
通过向定子电枢绕组中注入一系列脉冲电压矢量，比较电流响应幅值，从而确定转子位置[2, 3]，已经有学者采用这种方法对永磁直线电机动子初始位置进行检测[4]，这种方法简单，容易实现，但是由于对电流响应幅值进行单次采样，容易受到电流传感器采样误差影响，也有研究人员在采集电流响应的基础之上计算电感参数矩阵，从而获得转子位置[5]，但如此这样的尝试计算，依旧无法回避采样误差所带来的影响。
基于永磁旋转电机的固有凸极和饱和凸极效应的高频电压注入法广泛应用于转子初始位置检测[6-8]，对内埋式等凸极率较高的电机，高频电压注入可以快速获得转子位置，对于隐极电机，转子位置信息提取比较困难，而且容易受到采样噪声信号干扰，使精度降低。
一种新型的永磁同步电机磁极位置检测方法
一种新型的永磁同步电机磁极位置检测方法
季荣斌;范启富;朱武标
【期刊名称】《兰州工业学院学报》
【年(卷),期】2009(016)001
【摘要】初始磁极位置判断对于无编码器控制的永磁同步电动机来说是个重要的课题.介绍了针对内嵌式永磁同步电动机的凸极原理,并且基于这个原理介绍了一种根据输入电压检测电流大小的方法,给出了基于这个方法的试验结果.
【总页数】3页(P26-28)
【作者】季荣斌;范启富;朱武标
【作者单位】上海交通大学,自动化系,上海,200030;上海三菱电梯有限公司,开发二部,上海,200245;上海交通大学,自动化系,上海,200030;上海三菱电梯有限公司,开发二部,上海,200245
【正文语种】中文
【中图分类】TM2B;TM144
【相关文献】
1.基于新型高频注入法的表贴式永磁同步电机转子初始位置检测方法 [J], 洪琨;刘刚;毛琨;吕晓源;周新秀
2.一种新型内置式永磁同步电机初始位置检测方法 [J], 吴婷;王辉;罗德荣;吴轩;邵俊波
3.一种永磁同步电机转子初始位置检测方法 [J], 李世良;刘景林;吴增艳;杨奔
4.一种永磁同步电机转子初始位置检测方法 [J], 杨杰;樊卫华;朱孟韬;郑鑫;曹建新
5.永磁同步电机初始磁极位置检测方法 [J], 胡庆波;张荣;管冰蕾;何金保;孔中华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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2 永磁同步电机磁极位置
2.1 磁极位置展开图：
2 永磁同步电机磁极位置
2.1 常规伺服电机编码器信号：
FANUC 交流伺服电机使用C1，C2，C4，C8信号进行转子位置的绝对编码（格雷码）， 使用0-16数字细分360度的一对磁极位置（1=22.5°）。
2 永磁同步电机磁极位置
2.1 常规伺服电机编码器信号：
2 永磁同步电机磁极位置
2.5 DD电机/直线电机磁极位置检测：
2.5.1 手动进行磁极位置检测：
系统将检测到的AMR 偏差保存到诊断号353中
2 永磁同步电机磁极位置
2.5 DD电机/直线电机磁极位置检测：
2.5.2 系统功能“磁极位置检测功能”,用来实现自动检测磁极位置（也及通过伺服软件来自 动测量AMR 的偏差量（A值），然后自动设定到参数中）。
2 永磁同步电机磁极位置
2.3 DD电机/直线电机编码器信号：
2.3.1 对于Dis电机来说，电机定子、转子、编码器的安装有如下要求：
2 永磁同步电机磁极位置
2.3 DD电机/直线电机编码器信号：
2.3.1 对于Lis电机来说，电机定子、转子、编码器的安装有如下要求
以增量编码器为例（需要配备Pole sensor）：
2 永磁同步电机磁极位置
2.4 DD电机/直线电机编码器检测到的磁极位置：
2.4.1 对于Dis/Lis电机来说，电机定子、转子、编码器的相对位置按照要求安装完毕后，还 无法保证Pole sensor的0信号（AMR0）与编码器z信号严格对应，存在一定的偏差。 如下图：AMR offset=A
问题引入：如何测出这个偏差A，就是我们磁极位置检测需要解决的问题
DD电机/直线电机 磁极位置检测分析
1 永磁同步电机工作原理
1.1 电机结构示意-发电机运行：
普通同步电机一般用作发电机由原动机（汽轮机、水轮机、风力等）带动电机转子旋转 输出电压及频率如下：
同步电机最大的特点： 转子磁场与定子磁场保持 严格同步
1 永磁同步电机工作原理
1.2 电机结构示意-电动机运行：
谢谢
2
1 3 2 1
2 永磁同步电机磁极位置
2.5 DD电机/直线电机磁极位置检测：
2.5.3 磁极位置检测功能注意事项：
2.5.3.3 磁极位置检测与某些功能有冲突。
如：分度台功能与DD电机磁极位置检测功能冲突 2.5.3.4 确认伺服参数设定 如：速度增益设定太小或实际速度增益太小，无法完成磁极位置检测 2.5.3.5 确认编码器（光栅尺）反馈信号 如：手动推动该轴一段距离，测量移动距离是否正确。
直线电机则是将旋转电机沿着中心线切开，拉直，平铺。
1 永磁同步电机工作原理
1.4 电机结构示意-磁极位置：
定子三相电流形成旋转磁场，转速为n,转子转速为n，与定子同步运行。 在转子1对磁极之间的距离为电角度360度。 对于普通同步电机，在运行的时候需要 利用另一台异步电机 将此电机转子拖动到同步速度（空载）， 然后再在定子线圈加入三相交流电， 使之同步运行，然后断开拖动的异步电机。 而伺服同步电机，由于是变频控制， 不需要外加一台异步电机。 但是需要随时监测转子位置（电角度）
2 永磁同步电机磁极位置
2.5 DD电机/直线电机磁极位置检测：
2.5.3 磁极位置检测功能/光栅尺的时候，必须安装要求对准标记。
2.5.3.2 其次，确认电机三相动力线顺序 有右边6种组合，只有一种连接方式是正确的。
U
1
V
2
W
3
1
2 2 3 3
3
3 1 1 2
2.5.3.6 确认编码器（光栅尺）反馈信号抗干扰措施 需要做好屏蔽及接地处理，否则会导致检测位置不准，或无法完成磁极位置检测。
2 永磁同步电机磁极位置
2.5 DD电机/直线电机磁极位置检测：
2.5.3 磁极位置检测功能注意事项：
2.5.3.7 确认相关PMC信号。
如：RPREQ(G135), RPDET(F158),RPFIN(F159),SVOFF(G126) 2.5.3.8 确认磁极检测相关参数设定 如： 2213#7,2139，等
FANUC 交流伺服电机
用的编码器码盘实物图
2 永磁同步电机磁极位置
2.2 常规伺服电机编码器AMR基准点：
2.2.1 首先，确保编码器定子、转子与电机的定子、转子按照正确的标记安装（导向槽）
2 永磁同步电机磁极位置
2.2 常规伺服电机编码器AMR基准点：
2.2.2其次，编码器码盘的Z相信号与AMR(C1、C2、C4、C8）信号之间相位差为零 此时（AMR0=Z），AMR OFFSET=0
同步电机如果作为电动机运行，也需要符合以上公式
此时的f表示旋转磁场的频率与转速之间的关系，而电压E0表示外加定子电压的大小。 转速n=60*f/p 当p=1,f=50时候，则n=3000。 当p=2、4 ,f=50时候，则n=1500、750。
1 永磁同步电机工作原理
1.3 电机结构示意-直线电机：