Embedded position detection method and error compensation for servo motors

针对基于时栅技术的伺服电机位置检测理论中因电机定子开槽导致两空间正交放置的TMR输出信号幅值不等，影响测量精度问题，结合电机内部定子的结构特征，提出一种伺服电机位置检测新方法，将一对传感测头，对称分布于定子齿对称轴的两边且正交放置，以实现输出信号幅值相等。针对因伺服电机定子绕组产生的磁场谐波分量影响测量精度问题，采用间隔<inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M1"><mrow><mrow><mfenced separators="|"><mrow><mn mathvariant="normal">2</mn><mi>n</mi><mo>+</mo><mn mathvariant="normal">1</mn></mrow></mfenced><msub><mrow><mi>λ</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub></mrow><mo>/</mo><mrow><mn mathvariant="normal">2</mn></mrow></mrow><mfenced separators="|"><mrow><mi>n</mi><mo>=</mo><mn mathvariant="normal">0,1</mn><mo>,</mo><mo>…</mo><mo>,</mo><mi>n</mi></mrow></mfenced></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/1A33E4DA-E1BF-491d-8408-0746E66356E2-M001.jpg"><?fx-imagestate width="38.86199951" height="3.89466691"?></graphic><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/1A33E4DA-E1BF-491d-8408-0746E66356E2-M001c.jpg"><?fx-imagestate width="38.86199951" height="3.89466691"?></graphic></alternatives></inline-formula>角度，布置另一对对称分布且正交的传感测头，再利用波形重构方法消除对应的<inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M2"><mi>i</mi></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/1A33E4DA-E1BF-491d-8408-0746E66356E2-M002.jpg"><?fx-imagestate width="1.01600003" height="2.37066650"?></graphic><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/1A33E4DA-E1BF-491d-8408-0746E66356E2-M002c.jpg"><?fx-imagestate width="1.01600003" height="2.37066650"?></graphic></alternatives></inline-formula>次谐波分量，同时保证信号幅值相等、相位正交的方式，实现精度提升。通过仿真验证了新的传感结构和误差补偿方法的有效性。实验结果表明，与单对测头、仅满足空间正交条件相比较，对称结构传感方式输出的信号幅值相等，经补偿后感应信号中主要含有的三次谐波分量减小了73.8%，测量精度提高了6倍。表明该方法在伺服电机位置检测精度提升方面具有明显优势。