摘要：磁编码器是一种基于磁阻效应或霍尔效应的轴角传感器,输出信号是转子角位置的正余弦函数。为获取转子角位置和角速度信息,设计了一种基于状态观测器的磁编码器解调算法。理论分析表明,当伺服电机匀速旋转时,基于二阶和三阶状态观测器的解调算法误差均可渐近收敛至零;当伺服电机匀加速或匀减速旋转时,前者存在原理性偏差,而后者解调误差依然可以渐近收敛至零。与反正切法相比,该算法不需通过数值差分即可获得角速度信息,具有较强的干扰抑制能力。与基于锁相环的角度跟踪法相比,该算法考虑了电机的转速变化,角位置和角速度解算精度较高。实验结果表明,该解调算法是可行的。

摘要：运用均匀磁化理论，对磁鼓环状弧形磁极进行数值分析，给出了磁鼓磁层厚度、鼓体大小对空间磁场大小影响的数值结论，认为理想的磁层厚度为Δｒ＝１．６λ．对于相同磁极数和相同磁层厚度的磁鼓，增大磁鼓的半径会提高磁鼓外部场强，这种提高与半径的增大几乎是同步的．设计了不同分辨率情况下的多极磁鼓．

摘要：基于静磁场理论，建立了磁编码器多极磁鼓的表露场分布均匀磁化模型，得到了磁编码器多极磁鼓的表露场分布表达式，为多极磁鼓的参数优化设计提供了理论依据．

摘要：为测量机器人关节端角度和电机端位置,研制一种基于霍尔原理的新型绝对式磁编码器,采用大中心孔结构,具有大的中心孔、体积小、结构紧凑、分辨率高、绝对式位置测量等特点。传感器由转子和定子组成,转子的磁码盘包括主码道和游标码道,定子由霍尔敏感芯片和信号调理电路板组成;根据游标计算原理,得到了传感器绝对角度的计算方法。通过仿真软件分析了转子的磁场分布和模态;为进一步提高磁编码器的输出精度,提出一种基于遗传优化算法的误差补偿模型,搭建了传感器的标定平台,实验结果表明传感器绝对定位精度可以达到0.2°,经过模型补偿后可以达到0.036°,满足机器人关节及伺服系统设计要求。

摘要：针对基于FPGA/ASIC的全数字硬件化实现时存在内部参数界确定以及字长选取等问题,通过分析离散周期对全数字硬件化实现的影响机理,得到离散周期对全数字硬件化系统的稳定性以及动态性能指标的影响规律。建立角度解算单元的连续域模型,并对稳定性进行分析;利用delta算子进行离散化,对比分析了有无反馈滞后一拍的离散角度解算单元的稳定性,得到包含离散周期信息的系数取值范围;以衰减度为满意控制指标,求得了满足性能指标的最大离散周期。分析结果表明,全数字硬件化实现全闭环数字算法时所存在的反馈滞后一拍会使K p T<2,从而使实际系统的稳定性降低。通过求取最大离散周期,能够平衡系统性能与数字实现代价之间的矛盾关系,为控制器参数设计提供理论依据。实验结果验证了理论分析的正确性。

摘要：提出了磁编码器在直流无刷电机换相与控制中的应用;介绍了磁编码器的工作原理与特点,并给出了磁编码器轴角解算算法;依据直流无刷电机的换相与控制原理,重点讨论系统实际调试过程中的相关问题;将磁编码器应用到实际的伺服系统中,实现了磁编码器的轴角解算算法,并设计了直流无刷电机的电流环;给出了实际伺服系统的直流无刷电机的反电动势波形和电流环阶跃响应,表明将磁编码器用于直流无刷电机的换相与控制是可行的。

摘要：为确定永磁体与磁传感器之间的最优安装间距,通过对磁偶极子的理论分析以及ANSYS有限元仿真确定了永磁体与磁编码器芯片之间最优的安装间距,并对磁编码器硬件电路与增量式PID闭环控制算法设计。结果表明:当永磁体与磁编码器芯片间距为1 mm时,磁感应强度范围为-80~80 mT,以0.2 mm的单位距离依次增加,磁感应强度逐渐减小,符合永磁体360°范围内正余弦曲线规律:在1.18~1.52 mm安装间距内,迷宫机器人电机在不同转速下闭环控制效果良好,可以实现走迷宫过程中的精准位置与速度反馈。

摘要：为解决风力发电机组偏航控制器中光电编码器频繁损坏的问题,介绍了一种应用于风力发电机组偏航控制器中的磁编码器的设计。设计中采用AS5040采集偏航角度信息,采用STM32系列单片机对其脉冲进行了转换,使其可以直接替换工业现场正在使用的光电编码器。给出了磁编码器的硬件接线图、接口电路的设计及脉冲转换电路的C程序流程图,该设计简单,成本低,抗干扰能力强,更适合工业现场恶劣的环境,已得到实际应用。

摘要：编码器作为伺服电机系统角度检测、反馈的最核心部件,其自身定位精度至关重要。将基于隧道结磁电阻原理的磁敏芯片作为敏感元件,配合开关电源和线性电源模块形成电源系统,使用STM32F373单片机芯片及其外围电路组成信号处理微系统,使用自定义基于RS-485的Modbus RTU协议进行数据传输和通信,设计和研制了一种高精度的磁电式旋转编码器,并采用自动采集系统对编码器数据进行了采集及存储。在程序设计方面,针对敏感元件的原始输出数据,设计和编写了一种数据处理、修正和校准算法,并使用MATLAB软件对编码器解算的角度数据进行了仿真、运算和验证。为进一步检验所研制的编码器在实际工况下的角度测量精度,将编码器安装在高精度时栅转台系统上进行了测试,编码器测试精度达到0.0469°,可应用于伺服电机角度反馈系统。

摘要：高分辨率磁编码器设计方案采用霍尔器件感应随转子旋转的两极磁环产生的磁场得到一对正交的电压信号,经A/D变换后通过CORDIC算法对该信号进行解码,从而获得转子的位置信息。磁编码器的分辨率及测速范围可根据要求自行定制,能够提供增量式输出(正交A/B、z信号;最小有效位信号、无刷直流电机换向所需的U、V、W信号)和绝对式输出(脉宽调制信号、模拟信号)等多种模式的转角位置信号。实验结果证明磁编码器可以提供精确的绝对角度位置信息,在一定转速下每旋转一周可以输出1024个位置信息,即分辨率达到0.35°。磁编码器提供的多种增量式输出信号能够在一定的精度范围内代替多种光电编码器,从而降低了系统成本,有实际应用价值。