[發明專利]一種基于霍爾效應的角位移解算方法

有效

• 申請號: 201811204614.6
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN109323649B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 段東建;宋萬祿;孫拓
• 申請（專利權）人: 天津津航技術物理研究所
• 主分類號: G01B7/30
• 分類號: G01B7/30
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 王雪芬

1.一種基于霍爾效應的角位移解算方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，組裝出一種基于線性霍爾傳感器的測角裝置，用于測量框架角位移，該裝置中，使用兩個線性霍爾傳感器即第一霍爾傳感器和第二霍爾傳感器，正交安裝在電機驅動電路板上，電機輸出軸端面粘貼圓形磁鐵，磁鐵隨電機旋轉時，兩路霍爾傳感器通過磁感應輸出相位差90°的電壓信號，電機和吊艙框架之間采用齒輪傳動；

設Hall_sin是第一霍爾傳感器輸出電壓經AD芯片采樣后的值；Hall_cos是第二霍爾傳感器輸出電壓經AD芯片采樣后的值；T_sam是AD采樣周期；f_c是低通濾波器的截止頻率；fHall_sin_K是第一霍爾傳感器輸出電壓經AD芯片采樣后的值再經過低通濾波后的當前值；fHall_sin_K-1是第一霍爾傳感器輸出電壓AD采樣值上一次低通濾波后的值；fHall_cos_K是第二霍爾傳感器輸出電壓經AD芯片采樣后的值再經過低通濾波后的當前值；fHall_cos_K-1是第二霍爾傳感器輸出電壓AD采樣值上一次低通濾波后的值；Angle_motor_K是電機輸出軸角度當前計算值；Angle_motor_K-1是電機輸出軸角度上一次計算值；Angle_gimble_K是吊艙框架角度當前計算值；d_scale是齒輪減速比；Angle_gimble是吊艙框架角度值；init_ang是初始零位偏差角；P是電機正轉的圈數；N是電機反轉的圈數；

第二步、采集兩個霍爾傳感器的輸出的數據，并對兩個霍爾傳感器的輸出的數據進行低通濾波：

采集第一霍爾傳感器輸出電壓AD采樣值上一次低通濾波后的值、第一霍爾傳感器輸出電壓經AD芯片采樣后的值、第二霍爾傳感器輸出電壓經AD芯片采樣后的值、第二霍爾傳感器輸出電壓AD采樣值上一次低通濾波后的值；

第三步、根據第二步的數據采集結果計算第一霍爾傳感器的AD采樣值數字低通濾波值：

第四步、根據第二步的數據采集結果計算第二霍爾傳感器的AD采樣值數字低通濾波值：

第五步、根據第三步、第四步的結果，將兩路濾波后的霍爾傳感器濾波值解算成電機輸出軸在-180°～180°范圍內的角度值：

Angle_motor_K＝atan2(fHall_sin_K，fHall_cos_K) (3)

第六步、根據第五步的結果進行正反轉圈數計數邏輯判斷

如果Angle_motor_K-Angle_motor_K-1≥300，那么P＝P+1；

如果Angle_motor_K-Angle_motor_K-1≤-300，那么N＝N-1；

第七步、將電機輸出軸角度值解算成吊艙框架角

Angle_gimble_K＝[Angle_motor_K+(P+N)×360]/d_scale-init_ang (4)

第八步、根據以下邏輯將吊艙框架角轉換到-180°～180°區間

如果Angle_gimble_K＞180，那么

Angle_gimble_K＝Angle_gimble_K-360；P＝P-d_scale；

如果Angle_gimble_K＜-180，那么

Angle_gimble_K＝Angle_gimble_K+360；N＝N+d_scale。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，T_sam不小于1ms。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，T_sam取0.5ms。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，f_c為100Hz。