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- PositionManger 介绍及旋转变压器软件解码介绍 第二部分
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大家好欢迎大家参加TI工业研讨会
我是TI Central FE Igor An,主要负责数字电源
和数字电源解决方案
下面一部分由我来给大家介绍
TI在电机位置控制系统中
有哪些芯片 算法和成套方案
可供大家选择
帮助大家推进项目开发
那这里其实是我们的一个
设计思路的一个演化过程
我们开始想如果用软件的方式去实现
旋转变压器的解码的时候
我们头脑中第一个出现的公式
或者是计算方式
可能是如图所示的这种方式
其实它是一个非常简单的数学关系
那就是我调制的信号
无论是对于sin和cos
反馈通路来说都是一个共同的
就是这这里面的sinomega C的这个信号
如果是这样
我得到的反馈信号是这样的
那我直接把这个sin和cos的
反馈信号进行相除
那sin omega C就被约掉了
我得到的就是一个跟
转子位置角度相关的一个
tan的一个值
我把它求arctan
我们的这个θ角不就是知道了吗
这个关系是非常简单
而且绝对是正确的
但它存在一定的问题
它的优点就是这里非常简单容易实现
但它缺点就非常差的这个信噪比
signal noise非常差然后会有这个角度的跳动
有一些干扰它角度会跳动
它的这个控制精度
和这个分辨率会比较低
针对上面三个缺点
我们逐一的去想办法
去把它们优化改善或者是解决
第一个信噪比比较差
我们首先想到的可能就是说
我们直接加一个滤波器
它是加什么类型的滤波器
因为我们这里做的是一个
旋转编码器的一个解码
如果我们只是简单的想到
我加一个低通
这个低通的带宽是非常难设计的
如果高了的话没有什么滤波效果
低了的话会引入非常大的橡胶延迟
对我们去解码和实时的这个反应
电机的位置是非常不利的
所以这里我们的方案里面
实际上是用了一个
带通的FIR的滤波器
我们知道FIR滤波器它的阶数越高
它的这个频率的特性就会越好
这里就是说我们会把这个信噪比改善
然后如果有跳动的时候
通过FIR的这种滤波会
把这个跳动进行抑制
然后由于我们把噪声滤掉了
我有效信号我就可以进一步的增强
我们的分辨率就可以增大
这是FIR滤波器的一个
负值响应的一个图
那其实我们可以叫它代通滤波器
也可以叫它我们可能会比较熟悉的notch
或者是com就是线波滤波器
它在这一部分信号会通过群
其实它这些固定频率的
周期的频率点上 它是把这个
该频率所在的这个信号所滤掉
它的非常大的一个特点
或者是好处就是
它除了在塌陷下去的这个线波
这个位置会对橡胶有比较大的这个
影响之外 其他这个贷通的位置
像脚几乎不受影响
同样的它接触的越高
它这个像脚受影响的程度就越低
平移特性也就越好 好 那我们
有了这个FL滤波器
再加塔尼塔
得出了这个θ一撇
其实它已经是我们要得到的
转子位置的信息
但是不管怎么样
sin cos经过FIR 再加Atan
得到的这个角度
这种计算的方式
它仍然是一种开环的方式
那如果我得到的sin cos的
环节有任何的这个异常
那我们得到的这个角度
实际上它就是一个错误的
哪怕只有一个计算周期的
这个结果是错误的
对我们的控制性能都是有影响的
那我们就是引入了
在无窗杆里面非常常用的一个
基于模型的一个校验
一个所向环节
那利用一个
就是后面我们看到的这个一整块
加滤波加地通
再加积分环节所组成的
其实他就是一个
我们常用的锁相环的环节
利用这个锁相环
对这个得到的θ一撇
进行一个微调
和微轿者
让我实际输出的这个饭
或者是我们叫这个是技术的西塔区域
自动的实现一个自我校正的一个过程
那加上整个这一块
就是我们这个蓝色框框的这一块
那就组成了我们
这个旋转变压器的解码的这个
整个这个解码回路
那用这个回路通过数字的方式
把旋转变压器所包含的这个
转子的角度信息
结算出来
那供我们的这个控制环路使用
当然整个这个框图
给大家展示的是一个基本概念
在具体实现中像FLY到底
采用多少接
Atan
这个计算
以及后面这个低通滤波
PI控制器等等
这些环节的设计
其实都有非常多的这个技巧
那我们把这些技巧
都充分的考虑到组合在一起
做出了这套方案
那我们这套方案
大家可以去在我们的UN版上
或者是在您自己的板子上
进行测试对比
来评估它的性能
那我们目前
看到的这个
测试结果
是可以和专用的解码芯片相媲美的
当然在实现基本的这个角度
结算的这个同时
我们由于这个旋转变压器是
采集电机转子的实际转子位置
对于电机控制来说
是非常关键的一个信息
如果这个信息不对
甚至出现了错误
那不但电机有可能控制不好
甚至有可能产生一些安全相关的问题
那我们在这个
旋转变压器的解码算法里面
考虑了安全相关的一些问题
需要有一个机制或者是一部分功能
专门检测我的sin cos的反馈
是否正常
同时
由于我们的sin cos一直满足
下面这个sin平方加cos平方
等于1个常数
那基本上是一的一个特点
我们可以利用这个特性去检测
我sin cos的这个信号
的一些问题
比如说有一个线断掉了
或者是有一段时间
它的信号受到了严重的干扰
等等这些问题
可以利用这个方式进行检测
那同时我们由于
我们有一个锁相环存在
那这个锁相环的这个角度L
就是加角度误差
理论来讲会一直处在一个比较小的值
接近于零的一个值
那当出现任何非零
甚至非常大的这个值的时候
我们都可以判断为一个系统问题
做出一个警告或者是报错处理
在我介绍的最后
给大家提供几个链接
和我们的position manager
和旋转变压器的解码相关的一些
文章和我们TI提供的一些软件
和这个方案方面的这个资料
从这个application notes来说,是我们几个
跟这个旋转变压器
和位置控制相关的文章
那 TI design是我们近两年来
非常重视的一部分
那 TI DESIGN 其实是一个
TI很大的一部分工作
就是我们用TI的芯片
去做出了非常多的这个参考设计
那放在 ti.com TI DESIGN 页面里面
那大家可以根据自己的应用去搜索
是否有适合自己的TI的参考设计
来方便您评估那有一些
因为我们这些参考设计的原理图
硬件的PCb
还有一些源码
都是完全公开的
所以可以有一些如果非常合适的话
可以大大的缩短您的开发周期
最后一个链接是我们TI
尤其是对于C2000来说
非常重要的一个软件叫Control SUITE
那这个Control SUITE
里面包含了大量的我们的这个
1VM版的原理图
硬件信息以及非常多的这个源码
和C2000的底层代码
大家都可以随时去TI的网站上
免费下载
最后谢谢大家的时间
欢迎大家一直关注TI的各种产品
谢谢
课程介绍
共计5课时,44分23秒
电机控制之旋变及位置反馈解决方案
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