具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的实施例作详细说明。

在一种具体的实施例中，本发明提供了一种基于磁性传感器的自纠错运动控制系统，应用于监控纠正电机的角位移行程位置，包括主控单元、DSP单元、电机驱动电路、电机以及传感器单元，传感器单元配置有磁性编码器，传感器单元通过该磁性编码器监测电机的角位移行程位置，并反馈数字信号至主控单元与DSP单元，主控单元通信地耦合连接DSP单元与传感器单元，DSP单元输出端通过6路PWM脉冲信号作用电机驱动电路；

其主控单元、DSP单元、电机驱动电路、电机以及传感器单元整体组合为一个闭环系统，传感器单元将采集到的关联电机的角位移行程位置的数据反馈至主控单元与DSP单元，主控单元与DSP单元判断角位移行程位置超出误差区间时，启动自纠错控制。

其中主控单元内配置有SPI模块、第一TIM编码器、第一通讯模块、第一GPIO模块以及第一ADC模块；

DSP单元内配置有第二GPIO模块、第二TIM编码器、第二通讯模块以及第二ADC模块；

电机驱动电路配置有采样电路，采样电路的输出端耦合连接第一ADC模块以及第二ADC模块。

SPI模块、第一TIM编码器以及第二TIM编码器分别对接传感器单元，其数字信号包括一路传输至主控单元的绝对位置信号以及一路分别传输至主控单元与DSP单元的正交脉冲信号，绝对位置信号输出接入至SPI模块，正交脉冲信号分别输出接入至第一TIM编码器以及第二TIM编码器。

本发明提供了一种基于磁性传感器的自纠错运动控制方法，应用于监控电机的角位移行程位置，方法设置的传感器单元配置有磁性编码器，磁性编码器用于输出关联电机角位移行程的数字信号，主控单元通信地耦合连接DSP单元以及传感器单元，请参阅图1-图4，该方法包括以下步骤：

S1)：通电初始化：对正预运行状态，并同步时序；

S11)：主控单元初始化，主控单元内配置的SPI模块、第一TIM编码器、第一通讯模块、第一GPIO模块以及第一ADC模块分别进行初始化，并提供同步时钟信号；

S12)：DSP单元初始化，主控单元对DSP单元进行使能操作，DSP单元初始化串口参数，配置其输入端口与输出端口，并同步时钟信号；

S13)：传感器单元初始化，同步时钟信号，获取并反馈初始化模式下关联电机角位移行程的数字信号。

S2)：位置监测：主控单元向DSP单元发出运行指令，DSP单元输出运动脉冲信号，通过电机驱动电路控制电机的运动，传感器单元监测电机的角位移行程位置，并编码为关联电机角位移行程的数字信号，其后分别反馈至主控单元以及DSP单元，主控单元与DSP单元分别处理该数字信号；

S3)：自纠错控制：当数字信号处理得到的误差值超出设定的误差区间时，执行自纠错处理，主控单元向DSP单元发送停止指令，DSP单元暂停输出运动脉冲信号，待系统稳定后，主控单元基于电机当前绝对位置信息，调用纠错算法，重新计算电机当前相对位置信息，并更新主控单元的储存信息，主控单元再根据电机当前相对位置信息，重新计算位移运动参数，并更新输入DSP单元的运行指令，使电机运行至目标位置，误差区间设置为在电机完成每转角位移行程时传感器单元采集到编码脉冲数±1‰的区间。

在上述实施例的基础上，第一GPIO模块可对接DSP单元，获取DSP单元反馈的状态信息，第一GPIO模块对DSP单元进行使能、复位以及限位操作；

SPI模块与第一TIM编码器分别对接传感器单元，以获取传感器单元反馈的关联电机角位移行程的数字信号；

在上述实施例的基础上，DSP单元配置有第二GPIO模块、第二TIM编码器、第二通讯模块以及第二ADC模块，电机驱动电路配置有采样电路，其中：

第二GPIO模块可对接主控单元，接收主控单元的输入，反馈DSP单元当前的状态信息；

第二TIM编码器对接传感器单元，以获取传感器单元反馈的关联电机角位移行程的数字信号；

第二ADC模块对接采样电路，以跟踪电机驱动电路的电压信号，并将采样电路的电压信号转换为可供处理通信的数字信号；

第二通讯模块对接主控单元，其具有双向通信能力，可进行接收数据的输入与发送数据的输出。

其中，该关联电机角位移行程的数字信号包括一路传输至主控单元的绝对位置信号以及一路分别传输至主控单元与DSP单元的正交脉冲信号，绝对位置信号输出接入至主控单元的SPI模块，正交脉冲信号分别输出接入至主控单元的第一TIM编码器以及第二TIM编码器。

在一种具体的实施例中，其初始化，主控单元、DSP单元与传感器单元有序进行初始化，传感器单元获取电机角位移行程的数字信号，主控单元获取绝对位置信号与正交脉冲信号成功，主控单元下发指令至DSP单元，以控制电机回到起始位，初始化结束；

其针对于电机的位置监测中，系统处于稳定运行状态，主控单元向DSP单元发送运行指令，DSP单元执行运行指令内相关的运动参数，电机驱动电路根据DSP单元输入的运动参数，输出电压与电流激励，电机运行，传感器单元内磁性编码器感应关联电机角位移行程的数字信号，主控单元可同时接收绝对位置信号与正交脉冲信号，具体的，主控单元SPI模块获取关联实际电机角位移行程的绝对位置信号值S1，第一TIM编码器获取关联实际电机角位移行程的正交脉冲信号内包含的相对位置信号值S2，通过相对位置信号值S2，计算得到绝对位置比较值P1，其中，P1＝S2％每转步数(％为取余)，主控单元通过动态的连续反馈，比较绝对位置信号值S1与绝对位置比较值P1，得到误差值；

其自纠错控制中，当误差值超过设置的误差区间，即编码脉冲数的±1‰的区间，即启动自纠错功能主控单元发送运动停止命令，等待系统稳定，电机运行停止稳定，调用纠错算法，计算电机当前相对位置的运行转数C1＝S2/每转步数，校正计算电机当前相对位置信号值S2，S2＝每转步数×C1+S1，将S2更新至主控制单元内相对位置寄存器，主控单元向DSP单元下发新的运动指令，DSP单元接收新的运动指令，通过电机驱动电路作用电机，最终使电机运行至目标位置，自纠错完成。

其中，采样电路分别反馈电机驱动电路的电信号数据至第一ADC模块以及第二ADC模块，转换为关联电机驱动电路输出线路上的电信号数据，以监测电机驱动电路的输出状态，保证电机的有效运转。

在进一步的实施例中，DSP单元集成了针对数字电机和运动控制应用的高级外设，以提供真正的单芯片DSP控制器用于电机驱动时6路PWM信号输出，DSP单元输出的运动脉冲指令具有6路PWM脉冲信号，该运动脉冲指令包括实现电机速度以及角位移行程的位置参数，该6路PWM脉冲信号作用于电机驱动电路，电机驱动电路包含电流采样与保护电路，通过六个功率管组合做功以作用电机，DSP单元通过第二TIM编码器接收正交脉冲信号。

请参阅图5-图7，以主控单元选取STM32F407VET6，传感器单元选取AS5047P为例，初始化完成后，位置检测时，闭环系统连续运行自检，主控单元与DSP单元配合输出运动脉冲指令，电机驱动电路作用电机，传感器单元监测电机的角位移行程数据，传感器单元内编码器元件输出两路信号：其第一路：传感器单元利用4线SPI串行接口(NSS、SCK、MISO、MOSI引脚)向SPI模块(PB12、PB13、PB14、PB15引脚)输出绝对位置信号，其第二路：传感器单元利用ABI端口(A、B、I/PWM引脚)分别向设置的第一TIM编码器(PA3、PA6、PA7引脚)、第二TIM编码器(CAP3/IOPA5、CAP1/IOPA3、CAP2/IOPA4引脚)输出正交脉冲信号，正交脉冲信号为ABI正交编码信号，主控单元通过ABI正交编码信号关联电机的相对位置值S2计算得到绝对位置比较值P1，P1＝S2％每转步数，若P1与SPI模块反馈的绝对位置S1的差值超出误差区间，进行自纠错处理，当传感器单元配置的磁性编码器的脉冲数设定为4096，倍频数为4，每转步数＝每转脉冲数乘以倍频数，磁性编码器实际检测位的绝对位置处于0～16383区间运行，系统进行连续检测反映电机的角位移行程，以两圈为例，第一圈起始点为0，终点为16383，第二圈起始点为16384，终点为32767，若检测时，第二圈终点小于32767或大于32772，此时系统启动自纠错控制。其中，ABI正交编码信号的分辨率是可编程的，视实际电机应用场合与精度的需要来确定。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识区间内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化与改进。