本發(fā)明涉及電動(dòng)伺服控制，特別提供了一種正余弦編碼器信號(hào)處理方法。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代自動(dòng)化和控制系統(tǒng)中，位置和速度的精準(zhǔn)測(cè)量至關(guān)重要，尤其在工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床和自動(dòng)化生產(chǎn)線等設(shè)備中，對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的監(jiān)測(cè)需要高度精確的反饋。正余弦編碼器作為一種常見的位置和速度傳感器，廣泛應(yīng)用于這些系統(tǒng)中。正余弦編碼器通過輸出連續(xù)的正弦和余弦信號(hào)，反映轉(zhuǎn)軸或移動(dòng)體的當(dāng)前位置。然而，正余弦信號(hào)是模擬信號(hào)，往往受噪聲、溫度變化及非線性因素的影響，導(dǎo)致其直接應(yīng)用于精確位置反饋存在一定的困難。

2、傳統(tǒng)的編碼器信號(hào)處理方法多依賴硬件電路或低級(jí)的數(shù)字信號(hào)處理算法，通常需要高性能的處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)解碼、濾波和誤差補(bǔ)償?shù)裙δ堋１M管這些方法可以一定程度上提高位置測(cè)量的精度，但在處理復(fù)雜的誤差和噪聲時(shí)，效果有限，尤其是在對(duì)高速運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行反饋控制時(shí)，處理的實(shí)時(shí)性和精度要求難以兼顧。

3、因此，提出一種高效、魯棒的正余弦編碼器信號(hào)處理算法顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的目的在于為了解決現(xiàn)有技術(shù)中信號(hào)處理復(fù)雜、抗干擾能力不足以及精度受限的問題。提供了一種利用數(shù)學(xué)模型和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，對(duì)正弦和余弦信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理、解碼和誤差修正，以提高系統(tǒng)的精度、魯棒性和實(shí)時(shí)性的算法。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種正余弦編碼器信號(hào)處理方法，所述方法包括：

3、s1：采集正余弦編碼器輸出的正余弦信號(hào)，并對(duì)所采集的信號(hào)進(jìn)行濾波處理；

4、s2：對(duì)經(jīng)過濾波處理的正余弦信號(hào)進(jìn)行歸一化處理；

5、s3：將經(jīng)過歸一化處理后的信號(hào)分配至不同扇區(qū)；

6、s4：根據(jù)不同扇區(qū)所對(duì)應(yīng)的快速反正切函數(shù)對(duì)歸一化處理后的信號(hào)進(jìn)行解碼，獲得正余弦信號(hào)所對(duì)應(yīng)的位置信息。

7、本發(fā)明所提供的正余弦編碼器信號(hào)處理方法，還具有這樣的技術(shù)特征，所述s2包括：所述歸一化處理為使正弦和余弦信號(hào)的幅值在相同的范圍內(nèi)，所述幅值為[-1,1]。

8、本發(fā)明所提供的正余弦編碼器信號(hào)處理方法，還具有這樣的技術(shù)特征，所述s3包括：

9、s3.1：取歸一化后的正弦信號(hào)和余弦信號(hào)絕對(duì)值，獲得正弦信號(hào)絕對(duì)值usin1和余弦信號(hào)絕對(duì)值ucos1；

10、s3.2：通過和usin1-ucos1計(jì)算扇區(qū)算子n；

11、s3.3：通過扇區(qū)算子n獲得扇區(qū)編號(hào)num。

12、本發(fā)明所提供的正余弦編碼器信號(hào)處理方法，還具有這樣的技術(shù)特征，所述s3.2中，扇區(qū)算子n為：

13、n＝u×4+v×2+w×1

14、其中，u為余弦算子，若u＝1，否則u＝0；

15、v為正弦算子，若v＝1，否則u＝0；

16、w為絕對(duì)值差值算子，若usin1-ucos1>＝0，w＝1，否則w＝0。

17、本發(fā)明所提供的正余弦編碼器信號(hào)處理方法，還具有這樣的技術(shù)特征，所述通過扇區(qū)算子n獲得扇區(qū)編號(hào)num見下表：

18、 扇區(qū)編號(hào)(num) 算子(n) 1 7 2 6 3 2 4 3 5 1 6 0 7 4 8 5

19、。

20、本發(fā)明所提供的正余弦編碼器信號(hào)處理方法，還具有這樣的技術(shù)特征，所述快速反正切函數(shù)為：

21、θ＝(y+(num-1))×π/4

22、其中，y為扇區(qū)正切值，

23、若n為0或3或6或5，y＝-usin1/ucos1+1；否則，y＝usin1/ucos1，

24、n為扇區(qū)算子，num為扇區(qū)編號(hào)。

25、本發(fā)明所提供的正余弦編碼器信號(hào)處理方法，還具有這樣的技術(shù)特征，所述方法還包括對(duì)角度進(jìn)行誤差修正。

26、有益效果

27、本發(fā)明所提出的一種正余弦編碼器信號(hào)處理算法，通過數(shù)字化處理流程，將來(lái)自編碼器的模擬正余弦信號(hào)轉(zhuǎn)化為位置信息，并在此過程中消除信號(hào)中的噪聲和非線性誤差；該算法利用數(shù)學(xué)模型和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，對(duì)正弦和余弦信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理、解碼和誤差修正，提高了系統(tǒng)的精度、魯棒性和實(shí)時(shí)性。

技術(shù)特征：

1.一種正余弦編碼器信號(hào)處理方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正余弦編碼器信號(hào)處理方法，其特征在于，所述s2包括：所述歸一化處理為使正弦和余弦信號(hào)的幅值在相同的范圍內(nèi)，所述幅值為[-1,1]。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正余弦編碼器信號(hào)處理方法，其特征在于，所述s3包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的正余弦編碼器信號(hào)處理方法，其特征在于，所述s3.2中，扇區(qū)算子n為：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的正余弦編碼器信號(hào)處理方法，其特征在于，所述通過扇區(qū)算子n獲得扇區(qū)編號(hào)num見下表：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正余弦編碼器信號(hào)處理方法，其特征在于，所述快速反正切函數(shù)為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正余弦編碼器信號(hào)處理方法，其特征在于，所述方法還包括對(duì)角度進(jìn)行誤差修正。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N正余弦編碼器信號(hào)處理方法，涉及電動(dòng)伺服控制技術(shù)領(lǐng)域，包括：S1：采集正余弦編碼器輸出的正余弦信號(hào)，并對(duì)所采集的信號(hào)進(jìn)行濾波處理；S2：對(duì)經(jīng)過濾波處理的正余弦信號(hào)進(jìn)行歸一化處理；S3：將經(jīng)過歸一化處理后的信號(hào)分配至不同扇區(qū)；S4：根據(jù)不同扇區(qū)所對(duì)應(yīng)的快速反正切函數(shù)對(duì)歸一化處理后的信號(hào)進(jìn)行解碼，獲得正余弦信號(hào)所對(duì)應(yīng)的位置信息。該算法通過數(shù)字化處理流程，將來(lái)自編碼器的模擬正余弦信號(hào)轉(zhuǎn)化為位置信息，并在此過程中消除信號(hào)中的噪聲和非線性誤差；該算法利用數(shù)學(xué)模型和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，對(duì)正弦和余弦信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理、解碼和誤差修正，提高了系統(tǒng)的精度、魯棒性和實(shí)時(shí)性。

技術(shù)研發(fā)人員：莫?jiǎng)俨?祁劍雄,呂佳,周尚斌,趙天帥
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘭州飛行控制有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28