[發明專利]一種高精度自增益補償控制方法及其控制電路

有效

• 申請號: 202011333661.8
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112433471B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 于泠然;潘月斗;王磊;陳濤;馮春;于廣華
• 申請（專利權）人: 北京麥格納材科技有限公司
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供一種高精度自增益補償控制方法及其控制電路，方法包括：根據惠斯通雙橋對輸出側建模，建立惠斯通電橋輸出側電壓方程；通過所述惠斯通電橋輸出側電壓方程，得到弦波電壓輸出信號與惠斯通電橋輸出的李薩茹圓電壓的實際值R，并與惠斯通電橋輸出李薩茹圓電壓的理想電壓值E0比較；設計滿足系統開環與閉環性能要求的自增益補償控制器；將所述E0與R比較得出的偏差值輸入到自增益補償控制器中，通過對偏差值進行比例和積分運算得到控制輸出電壓信號。本發明將高精度自增益補償模塊應用到磁傳感器弦波信號輸出回路中，由于高精度自增益補償控制器強魯棒性，能夠有效地提高磁傳感器檢測精度，提高磁傳感器干擾條件下的檢測性能。

技術領域

本發明及自動控制技術領域，具體為一種高精度自增益補償控制方法及其控制電路。

背景技術

磁編碼器是一種新型以磁敏感元件為基礎的檢測裝置，相對于光電編碼器，它具有許多優點，轉速高、可靠性高、抗震動等級高、抗干擾能力強；惡劣環境下適應能力強，防塵、防油；整體結構簡單，安裝簡易、可靠；調試方便，易于小型化且價格低廉。因此，磁編碼器具備很大的市場潛力，未來將在許多領域代替光電編碼器。同時，機器人關節高速高精度控制的實現離不開各類編碼器，編碼器發展技術水平直接影響到整個機器人關節控制系統運行性能。但是，目前磁傳感器抗復雜干擾差，導致檢測性能下降，現有技術缺少能提高磁傳感器檢測性能的技術方案。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種高精度自增益補償控制方法及其控制電路，將高精度自增益補償模塊應用到磁傳感器弦波信號輸出回路中，能夠提高磁傳感器檢測性能，從而顯著提高機器人關節的控制精度和抗干擾能力，解決了目前磁傳感器抗復雜干擾差、檢測性能下降的問題。

為解決上述技術問題，本發明的實施例提供如下技術方案：

一種高精度自增益補償控制方法，包括以下步驟：

S101，根據惠斯通雙橋對輸出側建模，建立惠斯通電橋輸出側電壓方程；

S102，通過所述惠斯通電橋輸出側電壓方程，得到弦波電壓輸出信號與惠斯通電橋輸出的李薩茹圓電壓的實際值R，并與惠斯通電橋輸出李薩茹圓電壓的理想電壓值E0比較；

S103，設計滿足系統開環與閉環性能要求的自增益補償控制器；

S104，將所述E0與R比較得出的偏差值輸入到自增益補償控制器中，通過對偏差值進行比例和積分運算得到控制輸出電壓信號，基于偏差值實現對弦波電壓輸出信號的控制，使得所述李薩茹圓電壓的實際值R自動跟隨李薩茹圓電壓的理想電壓值E0。

優選的，所述通過所述惠斯通電橋輸出側電壓方程，得到弦波電壓輸出信號與惠斯通電橋輸出的李薩茹圓電壓的實際值R，具體為：通過所述惠斯通電橋輸出側電壓方程，得到弦波電壓輸出信號分別為u_sin和u_cos，其中所述惠斯通電橋輸出的李薩茹圓電壓的實際值R計算公式為：

優選的，所述自增益補償控制器采用PI控制結構，利用閉環控制中負反饋的作用，得到惠斯通電橋輸出的李薩茹圓電壓的理想值E0與實際輸出電壓值R的偏差，通過對偏差值Δu＝E0-R進行比例和積分運算得到控制輸出電壓信號u。

優選的，所述設計滿足系統開環與閉環性能要求的自增益補償控制器，包括以下步驟：

(1)將惠斯通電橋等效為一階慣性環節，其傳遞函數數學模型為，

T_h由電橋自身屬性決定；

(2)建立自增益補償控制器數學模型：

自增益補償控制器傳遞函數為：其中K_p、K_i為待設計參數；

系統開環傳遞函數為：