CN114301352A - 电机的测速方法及其测速装置和测速系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电机的测速方法及其测速装置和测速系统。该电机的测速方法包括：获取第一霍尔传感器在第一时刻输出的第一电压信号U₁、第二霍尔传感器在第一时刻输出的第二电压信号U₂以及电机的第一电角度θ₁，其中，第一霍尔传感器和第二霍尔传感器分别与电机的轴心连线的夹角为90°，θ₁为在第一时刻的前一时刻电机所处位置的预估电角度；根据U₁、U₂和θ₁计算得到第一误差值E₁，其中，E₁＝U₁cosθ₁‑U₂sinθ₁；利用反馈调节器将E₁调节为0后输出第一角速度w₁；将w₁确定为在第一时刻时电机的测速结果。本申请能够快速且精准地测出在第一时刻电机的测速结果为第一角速度w₁，提高测速结果的精度。

Description

电机的测速方法及其测速装置和测速系统

技术领域

本申请涉及电机测速技术领域，具体涉及一种电机的测速方法及其测速装置和测速系统。

背景技术

电机作为牵引动力提供设备，能够为装载有电机的系统如电动车、无人飞行器等提供动能。通常，需要对电机的实时转速或角速度进行测量，从而可以实时监测电机是否正常运转。

然而，现有的电机测速方法在电机角速度或转速较快时，会因测量的周期较小而导致测速结果的精度较低。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种电机的测速方法及其测速装置和测速系统，能够提高测速结果的精度。

本申请的第一方面提供了一种电机的测速方法。该电机的测速方法包括：获取第一霍尔传感器在第一时刻输出的第一电压信号U₁、第二霍尔传感器在第一时刻输出的第二电压信号U₂以及电机的第一电角度θ₁，其中，第一霍尔传感器和第二霍尔传感器分别与电机的轴心连线的夹角为90°，θ₁为在第一时刻的前一时刻电机所处位置的预估电角度；根据U₁、U₂和θ₁计算得到第一误差值E₁，其中，E₁＝U₁cosθ₁-U₂sinθ₁；利用反馈调节器将E₁调节为0后输出第一角速度w₁；将w₁确定为在第一时刻时电机的测速结果。

在本申请一实施例中，在上述根据U₁、U₂和θ₁计算得到第一误差值E₁之前，该电机的测速方法还包括：将U₁和U₂分别进行归一化处理得到U₁’和U₂’；其中，上述根据U₁、U₂和θ₁计算得到第一误差值E₁，包括：根据U₁’、U₂’和θ₁计算得到第一误差值E₁，其中，E₁＝U₁’cosθ₁-U₂’sinθ₁。

在本申请一实施例中，

在本申请一实施例中，该电机的测速方法还包括：获取定时器在第一时刻时测量得到的第二角速度w₂；其中，在上述利用反馈调节器将E₁调节为0后输出第一角速度w₁之后，该电机的测速方法还包括：将w₁和w₂进行加权融合后计算得到第三角速度w₃；其中，上述将w₁确定为在第一时刻时电机的测速结果，包括：将w₃确定为在第一时刻时电机的测速结果。

在本申请一实施例中，上述将w₁和w₂进行加权融合后计算得到第三角速度w₃，包括：根据w₁和w₂确定w₁对应的第一加权值a₁和w₂所对应的第二加权值a₂；根据w₁、w₂、a₁和a₂计算得到第三角速度w₃，其中，w₃＝a₁×w₁+a₂×w₂。

在本申请一实施例中，在上述将w₁确定为在第一时刻时电机的测速结果之后，该电机的测速方法还包括：将w₁积分处理后计算得到第二电角度θ₂；获取在第二时刻时第一霍尔传感器输出的第三电压信号U₃和第二霍尔传感器输出的第四电压信号U₄，第二时刻为第一时刻的下一时刻；根据U₃、U₄和θ₂计算得到第二误差值E₂，其中，E₂＝U₃cosθ₂-U₄sinθ₂；将E₂输入反馈调节器后输出第四角速度w₄；将w₄确定为在第二时刻时电机的测速结果。

在本申请一实施例中，反馈调节器包括比例积分PI调节器或比例积分微分PID调节器。

本申请的第二方面提供了一种电机的测速装置。该电机的测速装置包括：获取模块，用于获取第一霍尔传感器在第一时刻时输出的第一电压信号U₁、第二霍尔传感器在第一时刻输出的第二电压信号U₂以及电机的第一电角度θ₁，其中，第一霍尔传感器与第二霍尔传感器与电机的轴心连线的夹角为90°，θ₁为在第一时刻的前一时刻电机所处位置的预估电角度；计算模块，用于根据U₁、U₂和θ₁计算得到第一误差值E₁，其中，E₁＝U₁cosθ₁-U₂sinθ₁；输出模块，用于利用反馈调节器将E₁调节为0后输出第一角速度w₁；确定模块，用于将w₁确定为在第一时刻时电机的测速结果。

本申请的第三方面提供了一种电机的测速系统。该电机的测速系统包括第一霍尔传感器，用于检测电机在第一时刻时的第一反电动势以输出第一电压信号U₁，电机的第一电角度为θ₁，θ₁为在第一时刻的前一时刻电机所处位置的预估电角度；第二霍尔传感器，用于检测电机在第一时刻时的第二反电动势以输出第二电压信号U₂，第一霍尔传感器和第二霍尔传感器分别与电机的轴心连线的夹角为90°；反馈调节器，用于将根据U₁、U₂和θ₁计算得到第一误差值E₁调节为0后输出第一角速度w₁；控制器，与第一霍尔传感器、第二霍尔传感器和反馈调节器电性连接，用于实现如本申请的第一方面提供的任一种电机的测速方法。

本申请的第四方面提供了一种电子设备。该电子设备包括存储器和处理器，存储器上存储有计算机的可执行指令，处理器执行可执行指令时实现如本申请的第一方面提供的任一种电机的测速方法。

本申请的第五方面提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质上存储有计算机的可执行指令，可执行指令被处理器执行时实现如本申请的第一方面提供的任一种电机的测速方法。

根据本申请实施例提供的技术方案，通过设置与电机的轴心连线的夹角为90°的两个霍尔传感器，根据两个霍尔传感器第一时刻输出的电压信号和电机在上一时刻的预估电角度计算得到误差值，并利用反馈调节器将误差值调节为0后输出电机的角速度，从而可以快速且精准地测出在第一时刻电机的速度，克服了传统的测速方法因测量的周期较小而导致测速的精度较低的缺陷。

附图说明

图1所示为本申请一实施例提供的一种电机的测速方法的流程示意图。

图2A所示为本申请另一实施例提供的一种电机的测速方法的流程示意图。

图2B所示为本申请一实施例提供的一种第一霍尔传感器和第二霍尔传感器的输出电压归一化后的示意图。

图3A所示为本申请又一实施例提供的一种电机的测速方法的流程示意图。

图3B所示为本申请一实施例提供的一种电机的测速方法的测速结果与利用定时器所测的测量结果的对比示意图。

图4所示为本申请一实施例提供的一种电机的测速装置的结构示意图。

图5所示为本申请一实施例提供的一种电机的测速系统的结构示意图。

图6所示为本申请一实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

伺服系统是使物体如电机等的位置、方位、状态等输出，能够精确地跟随输入量(或给定值)的任意变化而变化的自动控制系统，也可以称为随动系统。在使用伺服系统对电机的转速进行测量的过程中，一种方式为利用霍尔传感器测量电角度变化量或信号变化量测速，另一种方式为利用定时器测量某固定电角度变化量或者固定信号变化量所需要的时间来测速，然而这两种方式在电机转速较高时的测速结果的精度均较低。

图1所示为本申请一实施例提供的一种电机的测速方法的流程示意图。该电机的测速方法可以由电子设备上的控制器或处理器等执行。以控制器为例。如图1所示，该电机的测速方法可以包括以下步骤。

S110：获取第一霍尔传感器在第一时刻输出的第一电压信号U₁、第二霍尔传感器在第一时刻输出的第二电压信号U₂以及电机的第一电角度θ₁，其中，第一霍尔传感器和第二霍尔传感器分别与电机的轴心连线的夹角为90°，θ₁为在第一时刻的前一时刻电机所处位置的预估电角度。

电机可以为具有正弦波形反电动势的电机，如永磁同步电机等。当第一时刻的前一时刻为电机启动的时刻时，电机的第一电角度θ₁可以为预先设置的电机所处位置的预估电角度，例如，可以为0°，也可以为30°等，预估电角度的具体数值可以根据经验或电机的类型等确定。当第一时刻的前一时刻为电机转动过程中的任一时刻时，电机的第一电角度θ₁也可以为对第一时刻的上一时刻时所测量的角速度进行积分后得到的预估电角度。

第一霍尔传感器和第二霍尔传感器可以为基于霍尔效应的传感器，例如可以为线性霍尔传感器。第一霍尔传感器输出的第一电压信号U₁和第二霍尔传感器输出的第二电压信号U₂与电机气隙的磁场强度成比例，也即随磁场强度的变化而变化，因而U₁和U₂可以反映出磁场强度的大小。

第一霍尔传感器和第二霍尔传感器分别与电机的轴心连线的夹角为90°。例如，可以在电机的定子上，沿α轴安装第一霍尔传感器，沿β轴安装第二霍尔传感器，α轴与β轴相互垂直，即α轴与β轴的夹角为90°，此时，α轴与β轴的交点为电机的轴心。

S120：根据U₁、U₂和θ₁计算得到第一误差值E₁，其中，E₁＝U₁cosθ₁-U₂sinθ₁。

在θ₁的数值为在第一时刻时电机的真实电角度时，E₁为0。由于本申请设置θ₁为在第一时刻的前一时刻电机所处位置的预估电角度，因而，E₁可能不等于0。

S130：利用反馈调节器将E₁调节为0后输出第一角速度w₁。

在一些实施例中，控制器可以将E₁输入反馈调节器中，该反馈调节器中设置目标误差值为0，该反馈调节器采用如比例法、比例积分法或比例积分微分法等方法，通过不断调整角速度，并将角速度对应的电角度替换第一电角度θ₁代入E₁的计算公式中直至将E₁调节为目标误差值0，之后，该反馈调节器将E₁调节为目标误差值0时所输入的电角度对应的角速度输出(对应于第一角速度w₁)。应当理解，反馈调节器不断调整角速度的目的在于将E₁调整为0，但并不会控制电机以调整后的角速度运转。

由于第一霍尔传感器和第二霍尔传感器分别与电机的轴心连线的夹角为90°，因而在同一时刻，第一霍尔传感器输出的电压信号和第二霍尔传感器输出的电压信号之间必然存在相位差，进而可以利用该相位差结合锁相环的思想进行角速度的计算和调节。

锁相环的工作原理是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号通过鉴相器转换成电压信号输出，经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压，对振荡器的输出信号的频率实施控制，再通过反馈通路把振荡器的输出信号的频率和相位反馈给鉴相器。本申请中所利用的锁相环的思想为基于锁相环的工作原理，利用第一霍尔传感器输出的电压信号和第二霍尔传感器输出的电压信号之间的相位差并结合电机的预估电角度计算得到锁相环的误差值，并将该误差值通过前向通路发送给反馈调节器，反馈调节器不断调整电机的角速度，以将误差值锁定为0后输出电机的角速度。

S140：将w₁确定为在第一时刻时电机的测速结果。

具体地，可以以表格或图形等方式输出w₁与第一时刻的对应关系。我例如，可以将w₁直接输出作为在第一时刻时电机的测速结果，也可以将w₁代入公式w＝2πn中得到第一时刻电机的转速，将在第一时刻电机的转速输出作为电机的测速结果。

根据本申请实施例提供的技术方案，通过设置与电机的轴心连线的夹角为90°的两个霍尔传感器，根据两个霍尔传感器第一时刻输出的电压信号和电机在上一时刻的预估电角度计算得到误差值，并利用反馈调节器将误差值调节为0后输出电机的角速度，从而可以快速且精准地测出在第一时刻电机的速度，克服了传统的测速方法因测量的周期较小而导致测速的精度较低的缺陷。

此外，与上述传统的电机测速方法相比，本申请实施例中无需利用第一霍尔传感器和第二霍尔传感器输出的两个电压信号实时计算出电机的电角度即可测出电机的角速度或转速，因而可以减少该计算过程，且可以避免第一霍尔传感器和第二霍尔传感器因周围磁场环境、安装位置偏差等原因导致计算出的电机的电角度变化量误差较大的缺陷。

在本申请一实施例中，反馈调节器包括比例积分PI调节器或比例积分微分PID调节器。

反馈调节器可以是比例积分调节器(也可以称为PI(Proportion Integration)调节器)，也可以是其他反馈调节器比例积分微分调节器(也可以称为PID(ProportionIntegration Differential)调节器)等。

PI调节器是一种线性控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。PI调节器中比例部分和积分部分可以同时作用，也可以分开作用。其中，比例部分可以起快速将E₁调节到接近0的作用，积分部分可以起消除稳态偏差的作用，从而将E₁精准地调节到0。

与PI调节器相比，PID调节器还包括微分部分，当微分部分作用时可以根据E₁的变化趋势，提前给出较大的调节幅度，从而能够缩短调节时间，克服因积分时间太长而使得恢复滞后的缺点。

本申请实施例中，通过采用比例积分PI调节器或比例积分微分PID调节器作为反馈调节器，相对于仅采用比例P调节器来说，可以更为精准且快速地将E₁调节到0，提高所测量的角速度的精度。

图2A所示为本申请另一实施例提供的一种电机的测速方法的流程示意图。图2B所示为本申请一实施例提供的一种第一霍尔传感器和第二霍尔传感器的输出电压归一化后的示意图。图2A所示实施例为图1所示实施例的一变型例。如图2A所示，与图1所示实施例的不同之处在于，在步骤S120之前，该电机的测速方法还可以包括步骤S115。

S110：获取第一霍尔传感器在第一时刻输出的第一电压信号U₁、第二霍尔传感器在第一时刻输出的第二电压信号U₂以及电机的第一电角度θ₁，其中，第一霍尔传感器和第二霍尔传感器分别与电机的轴心连线的夹角为90°，θ₁为在第一时刻的前一时刻电机所处位置的预估电角度。

S115：将U₁和U₂分别进行归一化处理得到U₁’和U₂’。

步骤S115中，将U₁和U₂分别进行归一化处理得到U₁’和U₂’可以为将绝对值U₁和U₂转换为相对的数值。归一化后的U₁’和U₂’所在的数值范围可以在[0，1]之间，也可以在[-1，1]之间，还可以是在其他数值之间，只要能够反映U₁和U₂的相对值即可，本申请对归一化后的数值范围以及归一化的方式不做具体限定。

S120’：根据U₁’、U₂’和θ₁计算得到第一误差值E₁，其中，E₁＝U₁’cosθ₁-U₂’sinθ₁。

根据本申请实施例提供的技术方案，通过将U₁和U₂分别进行归一化处理，从而可以将从不同角速度或转速运转的电机或者不同类型的电机中所获取的不同范围内的U₁和U₂归一化为同一数值范围，进而使得不同角速度或转速运转的电机或者不同类型的电机均可以使用本申请提供的电机的测速方法进行测速，进而扩展了本申请的电机的测速方法的应用范围。

在本申请一实施例中，

(参考图2B)

本申请实施例中，通过

将U₁和U₂分别进行归一化处理，从而使得归一化后的U₁’和U₂’位于[-1，1]之间，更加符合第一霍尔传感器输出的电压信号与第二霍尔传感器输出的电压信号随时间变化的波形，因而能够保证利用U₁’和U₂’计算E₁时的精准性。

在本申请一实施例中，该电机的测速方法还可以包括步骤S132，其中，在步骤S130之后，还可以包括步骤S134。

S130：利用反馈调节器将E₁调节为0后输出第一角速度w₁。

步骤S130中利用反馈调节器调节后输出的第一角速度w₁在电机进行低速运转时相对于步骤S132中利用定时器所测出的第二角速度w₂精度偏低，而在高速运转时相对于第二角速度w₂精度较高。此处的低速运转可以为转速低于1000转/分钟(revolutions perminute，rpm)以下，此处的高速运转可以为转速高于3000rpm，应当理解，低速运转和高速运转的具体数值范围可以根据实际情况进行调整。

S132：获取定时器在第一时刻时测量得到的第二角速度w₂。

假设在第一时刻的前一时刻时，电机的电角度为r₁，在第一时刻时，电机的电角度为r₂，利用定时器测量电机从r₁运转到r₂之间所需要的时间△T，则可以测量得到第二角速度

步骤S132可以在步骤S134之前的任一步骤之后或之前或同时，只要在步骤S134之前即可。

S134：将w₁和w₂进行加权融合后计算得到第三角速度w₃。

在本申请一实施例中，步骤S134可以包括根据w₁和w₂确定w₁对应的第一加权值a₁和w₂所对应的第二加权值a₂；根据w₁、w₂、a₁和a₂计算得到第三角速度w₃，其中，w₃＝a₁×w₁+a₂×w₂。

在一些实施例中，在w₁和w₂位于不同数值范围内时，w₁对应的第一加权值a₁和w₂所对应的第二加权值a₂设置成不同的加权值。举例来说，当w₁和w₂对应的转速均低于1000rpm时，可以预先设置a₁＝0，a₂＝1。当w₁和w₂对应的转速高于3000rpm时，可以预先设置a₁＝1，a₂＝0。当w₁和w₂对应的转速在1000rpm至3000rpm之间时，可以将1000rpm至3000rpm之间划分成更具体的数值范围，不同的数值范围内的a₁和a₂设置成不同的数值。

在另一些实施例中，可以采用测速仪实时测量在任一时刻时电机的第四角速度w₄，令w₄＝a₁×w₁+a₂×w₂，从而预先设置w₁所对应的第一加权值a₁和w₂所对应的第二加权值a₂。当根据w₁和w₂确定w₁对应的第一加权值a₁和w₂所对应的第二加权值a₂时，可以直接根据电机运转所在的时刻或者w₁和w₂所在的数值范围调取w₁对应的第一加权值a₁和w₂所对应的第二加权值a₂。

本申请实施例中，通过根据w₁和w₂确定w₁对应的第一加权值a₁和w₂所对应的第二加权值a₂，从而可以利用公式w₃＝a₁×w₁+a₂×w₂计算出第三角速度w₃，使得第三角速度w₃更接近于在第一时刻时电机的真实角速度。

S140’：将w₃确定为在第一时刻时电机的测速结果。

根据本申请实施例提供的技术方案，通过将w₁和w₂进行加权融合后计算得到第三角速度w₃，将w₃确定为在第一时刻时电机的测速结果，从而可以使得本申请的电机的测速方法不仅适用于电机高速运转的情形，而且适用于电机低速运转的情形，扩展了本申请的电机的测速方法的应用范围，且保证了无论在低速运转还是高速运转均能保证测速结果的精准性。

图3A所示为本申请又一实施例提供的一种电机的测速方法的流程示意图。图3B所示为本申请一实施例提供的一种电机的测速方法的测速结果与利用定时器所测的测量结果的对比示意图。图3A所示实施例为图1所示实施例的一变型例。如图3A所示，与图1所示实施例的不同之处在于，在步骤S140之后，该电机的测速方法还包括步骤S310至S350。

S310：将w₁积分处理后计算得到第二电角度θ₂。

步骤S310中，可以利用公式

计算得到第二电角度θ₂。其中，t₀代表第一时刻的上一时刻，t₁代表第一时刻。

S320：获取第一霍尔传感器在第二时刻输出的第三电压信号U₃和第二霍尔传感器在第二时刻输出的第四电压信号U₄，第二时刻为第一时刻的下一时刻。

第一时刻的上一时刻、第一时刻和第二时刻中任意相邻两个时刻之间可以具有相同的时间间隔。

S330：根据U₃、U₄和θ₂计算得到第二误差值E₂，其中，E₂＝U₃cosθ₂-U₄sinθ₂。

S340：将E₂输入反馈调节器后输出第四角速度w₄。

S350：将w₄确定为在第二时刻时电机的测速结果。

步骤S320至S350与步骤S110至S140类似，此处不再赘述。

参考图3B，在电机高速(3000rpm)运转的情况下，当采用步骤S310-S350不断循环测速后，本申请实施例提供的一种利用反馈调节器调节的测速结果与利用定时器所测的测量结果的对比图如图3B所示，其中，横坐标为时间(单位：ms)，纵坐标为转速(单位：rpm)。由图3B可以看出，在电机高速运转的情况下，利用定时器所测的测量结果随时间变化的波动性较强，测量结果的精度较低，利用本申请提供的电机的测速方法的测速结果则相对平稳，测量结果的精度较高。

根据本申请实施例提供的技术方案，通过将w₁积分处理后计算得到第二电角度θ₂，且根据U₃、U₄和θ₂计算得到第二误差值E₂，从而在第二时刻时，用θ₂代替θ₁进行误差值的计算，由于相较于θ₁，θ₂更接近于第二时刻电机的真实电角度，从而可以快速减少第二误差值，进而可以进一步提高反馈调节器将E₂调节至0的速度。

图4所示为本申请一实施例提供的一种电机的测速装置的结构示意图。如图4所示，该电机的测速装置400包括获取模块410、计算模块420、输出模块430和确定模块440。获取模块410用于获取第一霍尔传感器在第一时刻输出的第一电压信号U₁、第二霍尔传感器在第一时刻输出的第二电压信号U₂以及电机的第一电角度θ₁，其中，第一霍尔传感器与第二霍尔传感器与电机的轴心连线的夹角为90°，θ₁为在第一时刻的前一时刻电机所处位置的预估电角度。计算模块420用于根据U₁、U₂和θ₁计算得到第一误差值E₁，其中，E₁＝U₁cosθ₁-U₂sinθ₁。输出模块430用于利用反馈调节器将E₁调节为0后输出第一角速度w₁。确定模块440用于将w₁确定为在第一时刻时电机的测速结果。

本申请实施例中的图像的匹配装置除可以实现图1所示的电机的测速方法外，也可以实现如图2A和图3A中任一种电机的测速方法，还可以实现基于图1至图3A中任一种电机的测速方法等同替换或明显变型后的电机的测速，本申请对此不做具体限定。

根据本申请实施例提供的技术方案，通过设置与电机的轴心连线的夹角为90°的两个霍尔传感器，根据两个霍尔传感器第一时刻输出的电压信号和电机在上一时刻的预估电角度计算得到误差值，并利用反馈调节器将误差值调节为0后输出电机的角速度，从而可以快速且精准地测出在第一时刻电机的速度，克服了传统的测速方法因测量的周期较小而导致测速的精度较低的缺陷。

在一些实施例，计算模块420还用于在根据U₁、U₂和θ₁计算得到第一误差值E₁之前，将U₁和U₂分别进行归一化处理得到U₁’和U₂’，并且计算模块420根据U₁’、U₂’和θ₁计算得到第一误差值E₁，其中，E₁＝U₁’cosθ₁-U₂’sinθ₁。

在一些实施例，获取模块410还用于获取定时器在第一时刻时测量得到的第二角速度w₂；计算模块420还用于在将w₁和w₂进行加权融合后计算得到第三角速度w₃；确定模块440还用于将w₃确定为在第一时刻时电机的测速结果。

在一些实施例中，计算模块420还用于根据w₁和w₂确定w₁对应的第一加权值a₁和w₂所对应的第二加权值a₂；根据w₁、w₂、a₁和a₂计算得到第三角速度w₃，其中，w₃＝a₁×w₁+a₂×w₂。

在一些实施例中，确定模块440还用于在将w₁确定为在第一时刻时电机的测速结果之后，将w₁积分处理后计算得到第二电角度θ₂；获取在第二时刻时第一霍尔传感器输出的第三电压信号U₃和第二霍尔传感器输出的第四电压信号U₄，第二时刻为第一时刻的下一时刻；根据U₃、U₄和θ₂计算得到第二误差值E₂，其中，E₂＝U₃cosθ₂-U₄sinθ₂；将E₂输入反馈调节器后输出第四角速度w₄；将w₄确定为在第二时刻时电机的测速结果。

在一些实施例中，反馈调节器包括比例积分PI调节器或比例积分微分PID调节器。

图5所示为本申请一实施例提供的一种电机的测速系统的结构示意图。如图5所示，该电机的测速系统500包括第一霍尔传感器510、第二霍尔传感器520、反馈调节器530和控制器540。第一霍尔传感器510用于检测电机在第一时刻时的第一反电动势以输出第一电压信号U₁，电机的第一电角度为θ₁，θ₁为在第一时刻的前一时刻电机所处位置的预估电角度。第二霍尔传感器520，用于检测电机在第一时刻时的第二反电动势以输出第二电压信号U₂，第一霍尔传感器和第二霍尔传感器分别与电机的轴心连线的夹角为90°。反馈调节器530，用于将根据U₁、U₂和θ₁计算得到第一误差值E₁调节为0后输出第一角速度w₁。控制器540，与第一霍尔传感器510、第二霍尔传感器520和反馈调节器530电性连接，用于实现如图1至图3A所示实施例中任一种电机的测速方法。

本发明实施例的测速方法也可以为基于图1至图3A所示实施例中任一种电机的测速方法等同替换或明显变型后的电机的测速方法。

根据本申请实施例提供的技术方案，通过设置与电机的轴心连线的夹角为90°的两个霍尔传感器，根据两个霍尔传感器第一时刻输出的电压信号和电机在上一时刻的预估电角度计算得到误差值，并利用反馈调节器将误差值调节为0后输出电机的角速度，从而可以快速且精准地测出在第一时刻电机的速度，克服了传统的测速方法因测量的周期较小而导致测速的精度较低的缺陷。

图6所示为本申请一实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

参照图6，电子设备600包括处理器610，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器620所代表的存储器资源，用于存储可由处理器610的执行的指令，例如应用程序。存储器620中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理器610被配置为执行指令，以执行上述任一种电机的测速方法。

电子设备600还可以包括一个电源组件被配置为电子设备600的电源管理，一个有线或无线网络接口被配置为将电子设备600连接到网络，和一个输入输出(I/O)接口。电子设备600可以操作基于存储在存储器620的操作系统，例如Windows Server^TM，Mac OS X^TM，Unix^TM，Linux^TM，FreeBSD^TM或类似。

一种非临时性计算机可读存储介质，当存储介质中的指令由上述电子设备600的处理器执行时，使得上述电子设备600能够执行一种电机的测速方法。该电机的测速方法可以由代理程序执行。该电机的测速方法包括获取第一霍尔传感器在第一时刻输出的第一电压信号U₁、第二霍尔传感器在第一时刻输出的第二电压信号U₂以及电机的第一电角度θ₁，其中，第一霍尔传感器和第二霍尔传感器分别与电机的轴心连线的夹角为90°，θ₁为在第一时刻的前一时刻电机所处位置的预估电角度；根据U₁、U₂和θ₁计算得到第一误差值E₁，其中，E₁＝U₁cosθ₁-U₂sinθ₁；利用反馈调节器将E₁调节为0后输出第一角速度w₁；将w₁确定为在第一时刻时电机的测速结果。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法、装置和系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序校验码的介质。

本领域的技术人员可以清楚的了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置、系统的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

还需要说明的是，本申请实施例中各技术特征的组合方式并不限本申请实施例中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案所记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电机的测速方法，其特征在于，包括：

获取第一霍尔传感器在第一时刻输出的第一电压信号U₁、第二霍尔传感器在第一时刻输出的第二电压信号U₂以及电机的第一电角度θ₁，其中，所述第一霍尔传感器和所述第二霍尔传感器分别与所述电机的轴心连线的夹角为90°，所述θ₁为在所述第一时刻的前一时刻所述电机所处位置的预估电角度；

根据所述U₁、所述U₂和所述θ₁计算得到第一误差值E₁，其中，E₁＝U₁ cosθ₁-U₂sinθ₁；

利用反馈调节器将所述E₁调节为0后输出第一角速度w₁；

将所述w₁确定为在所述第一时刻时所述电机的测速结果。

2.根据权利要求1所述的测速方法，其特征在于，在根据所述U₁、所述U₂和所述θ₁计算得到第一误差值E₁之前，还包括：

将所述U₁和所述U₂分别进行归一化处理得到U₁’和U₂’；

其中，所述根据所述U₁、所述U₂和所述θ₁计算得到第一误差值E₁，包括：

根据所述U₁’、所述U₂’和所述θ₁计算得到所述第一误差值E₁，其中，E₁＝U₁’cosθ₁-U₂’sinθ₁。

3.根据权利要求2所述的测速方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的测速方法，其特征在于，还包括：

获取定时器在所述第一时刻时测量得到的第二角速度w₂；

其中，在所述利用反馈调节器将所述E₁调节为0后输出第一角速度w₁之后，还包括：

将所述w₁和所述w₂进行加权融合后计算得到第三角速度w₃；

其中，所述将所述w₁确定为在所述第一时刻时所述电机的测速结果，包括：

将所述w₃确定为在所述第一时刻时所述电机的测速结果。

5.根据权利要求4中所述的测速方法，其特征在于，所述将所述w₁和所述w₂进行加权融合后计算得到第三角速度w₃，包括：

根据所述w₁和所述w₂确定所述w₁对应的第一加权值a₁和所述w₂所对应的第二加权值a₂；

根据所述w₁、所述w₂、所述a₁和所述a₂计算得到所述第三角速度w₃，其中，w₃＝a₁×w₁+a₂×w₂。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的测速方法，其特征在于，在将所述w₁确定为在所述第一时刻时所述电机的测速结果之后，还包括：

将所述w₁积分处理后计算得到第二电角度θ₂；

获取在第二时刻时所述第一霍尔传感器输出的第三电压信号U₃和所述第二霍尔传感器输出的第四电压信号U₄，所述第二时刻为所述第一时刻的下一时刻；

根据所述U₃、所述U₄和所述θ₂计算得到第二误差值E₂，其中，E₂＝U₃cosθ₂-U₄sinθ₂；

将所述E₂输入所述反馈调节器后输出第四角速度w₄；

将所述w₄确定为在所述第二时刻时所述电机的测速结果。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的测速方法，其特征在于，所述反馈调节器包括比例积分PI调节器或比例积分微分PID调节器。

8.一种电机的测速装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取第一霍尔传感器在第一时刻输出的第一电压信号U₁、第二霍尔传感器在第一时刻输出的第二电压信号U₂以及电机的第一电角度θ₁，其中，所述第一霍尔传感器与所述第二霍尔传感器与所述电机的轴心连线的夹角为90°，所述θ₁为在所述第一时刻的前一时刻所述电机所处位置的预估电角度；

计算模块，用于根据所述U₁、所述U₂和所述θ₁计算得到第一误差值E₁，其中，E₁＝U₁cosθ₁-U₂sinθ₁；

输出模块，用于利用反馈调节器将所述E₁调节为0后输出第一角速度w₁；

确定模块，用于将所述w₁确定为在所述第一时刻时所述电机的测速结果。

9.一种电机的测速系统，其特征在于，包括：

第一霍尔传感器，用于检测电机在第一时刻的第一反电动势以输出第一电压信号U₁，所述电机的第一电角度为θ₁，所述θ₁为在所述第一时刻的前一时刻所述电机所处位置的预估电角度；

第二霍尔传感器，用于检测所述电机在所述第一时刻的第二反电动势以输出第二电压信号U₂，所述第一霍尔传感器和所述第二霍尔传感器分别与所述电机的轴心连线的夹角为90°；

反馈调节器，用于将根据所述U₁、所述U₂和所述θ₁计算得到第一误差值E₁调节为0后输出第一角速度w₁；

控制器，与所述第一霍尔传感器、所述第二霍尔传感器和所述反馈调节器电性连接，用于实现如权利要求1-7中任一项所述的电机的测速方法。

10.一种电子设备，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器上存储有计算机的可执行指令，所述处理器执行所述可执行指令时实现如权利要求1-7中任一项所述的一种电机的测速方法。

11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机的可执行指令，其特征在于，所述可执行指令被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的电机的测速方法。

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