[發明專利]編碼器反饋位置的動態補償裝置及其動態補償方法

有效

• 申請號: 201010225823.6
• 申請日: 2010-07-14
• 公開（公告）號: CN102332856A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 周家至
• 申請（專利權）人: 臺達電子工業股份有限公司
• 主分類號: H02P6/16
• 分類號: H02P6/16
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;祁建國

技術領域

本發明涉及一種編碼器反饋位置的補償裝置及其動態補償方法，尤指一種編碼器反饋位置的動態補償裝置及其動態補償方法。

背景技術

隨著科技不斷的進步，精密、快速、高解析和高頻寬的系統要求是現今產業界所追求的目標。在許多運用到馬達的產品或設備儀器中都需要速度或位置的控制，如光驅、打印機、X-Y平臺、機械手臂及半導體制程設備…等。如果控制系統可以把速度及位置控制得相當精確及精密的話，所制作出來的產品或設備儀器的質量與特性也會越好，由此可知精密定位控制對現今科技發展的影響是越來越重要。

在伺服控制系統中，位置與速度控制必須反饋馬達位置或速度到驅動器。如果要讓控制系統將速度及位置控制的相當精準，我們就需要有一個良好高解析的反饋信號，亦即，需要一個高分辨率的編碼器。也就是說，編碼器位置分辨率的高低與位置解析的正確性將會影響速度的平穩性與最后定位的精度。

由于編碼器所感測出來的信號振幅大小會隨著馬達轉速的不同而有所差異，馬達轉速慢的時候，傳感器所感應出來的信號振幅會比較大，而馬達轉速快的時候傳感器所感應出來的信號振幅會比較小。因此，現有的高解析編碼器采用內插(interpolation)技術，利用弦波輸出A、B脈沖信號，在比較器前的模擬正弦信號(sine)與余弦(cosine)信號進行內插運算。當編碼器轉動時利用空間上的A、B相位置交錯而在輸出脈沖上產生時序上90度的相差，所以可利用A、B兩相波形相互間的超前、落后關系來判斷正轉或反轉，以得到任一時刻的絕對位置信息，并獲得比傳統方波編碼器更高的位置分辨率。惟，A相及B相的正弦波信號會因為發光組件或光接收組件、旋轉體間的組裝誤差、或者是長期變化以及溫度變化，而使兩相的正弦波信號的相位差產生誤差，使得原始的正弦信號與余弦信號有可能存在大小、相位以及中心準位的誤差，以致使運算得到的內插位置并非完全的線性(亦即，存在相對位置誤差)，而造成位置檢測精度變差。

因此，如何設計出一種編碼器反饋位置的動態補償裝置及其動態補償方法，能以應用于伺服控制系統的驅動器驅動馬達以等速旋轉時，由驅動器偵測該編碼器的反饋位置，并對該反饋位置提供位置誤差的補償，使提高該編碼器反饋位置動態補償的準確度，乃為本案所欲行克服并加以解決的一大課題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種編碼器反饋位置的動態補償裝置，應用于伺服控制系統的驅動器驅動馬達以等速旋轉時，由驅動器偵測編碼器的反饋位置，并對反饋位置提供位置誤差的補償。

編碼器反饋位置的動態補償裝置包含補償量計算單元、位置區間判斷單元以及補償量修正單元。

補償量計算單元包含第一運算單元以及第二運算單元。第一運算單元接收前置補償量與脈沖增量，以計算前置補償量與脈沖增量之和。第二運算單元連接第一運算單元，并接收編碼脈沖，以計算前置補償量與脈沖增量之和并減去編碼脈沖的值，產生區間補償量。

位置區間判斷單元連接補償量計算單元，并接收區間補償量，根據編碼器反饋位置的分辨率，以決定區間補償量所在的位置區間。

補償量修正單元連接位置區間判斷單元，包含第三運算單元、第四運算單元、第五運算單元、第六運算單元以及第七運算單元。第三運算單元接收第一補償量、第二補償量以及權重百分比，以計算第一補償量與權重百分比的乘積為第一加權補償量，以及第二補償量與權重百分比的乘積為第二加權補償量。第四運算單元接收權重百分比與大小為1的值，以計算大小為1的值減去權重百分比為輔助權重百分比。第五運算單元連接第四運算單元，接收輔助權重百分比與對應于第一補償量與第二補償量所在的位置區間的反饋補償量，以計算反饋補償量與輔助權重百分比的乘積為反饋加權補償量。第六運算單元分別連接第三運算單元與第五運算單元，接收第一加權補償量、第二加權補償量以及反饋加權補償量，以計算第一加權補償量與反饋加權補償量之和為第一合成補償量，以及第二加權補償量與反饋加權補償量之和為第二合成補償量。第七運算單元連接第六運算單元，接收第一合成補償量、第二合成補償量以及初始補償量，以分別計算第一合成補償量減去初始補償量為第一修正補償量，以及第二合成補償量減去初始補償量為第二修正補償量。

藉此，以迭代方式累加計算第一修正補償量與第二修正補償量，使驅動器偵測編碼器的反饋位置與理想位置的誤差在容許范圍內，使提高編碼器反饋位置動態補償的準確度。

所述的編碼器反饋位置的動態補償裝置，其中，該第一運算單元與該第二運算單元分別為一加減法運算器。