一种简单高效的永磁球形步进电机位置检测的方法

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1、一种简单高效的永磁球形步进电机位置检测的方法雍爱霞一种简单高效的永磁球形步进电机位置检测的方法雍爱霞(合肥电子工程学院，合肥230037)摘要：对永磁球形步进电机的位置检测系统进行数学建模，采用全局优化算法计算目标节点的未知方位角。针对目标函数与旋转角度的关系图，在多维空间中设计出均匀分散的各试验点，利用并行算法计算出落在线性区域的试验点，并以此为起点采用最优值的局部搜索。仿真结果表明这种基于均匀设计理论的优化方法具有较高的搜索效率，为今后位置检测的实时性研究奠定基础。关键词：球形步进电机；全局优化；均匀设计；效率中

2、图分类号：TM359．9；TM383．6文献标志码：A文章编号：1001—6848(2010)09·0085—04AKindofEasyandEficientMethodofDetectingtheRotorOrientationofPermanentMagneticSphericalStepMotorYONGAi—xia(HefeiElectronicsEngineeringInstitute，Hefei230037，China)Abstract：Thesystemofdetectingtherotororient

3、ationismathematicallymodeled，andglobaloptimizationalgorithmisusedtocalculatetheunknownorientationofthetargetnode．Onthebasisoftheplotofthetar—getfunctionandtherotationalangle，thetestpointsweredesignedtodistributeevenlyinmulti-dimensionspace，andparallelcalculatio

4、nwasusedtoworkoutthecertaintestpointinlinearareafromwhichthelocalminimumstartstobesearched．Simulationresultsshowthattheoptimizationalgorithmbasedontheuniformdesigntheoryhashighersearchefficiency，whichlaysfoundationforthefurturereal—timeresearchofdetec-tingthero

5、tororientation．KeyWords：Sphericalstepmotor；Globaloptimization；Uniformdesign；Efficiency0引言似线性搜索，仿真表明与其它算法相比大大提高了全局最优解的搜索效率。，构类型_l形兰1永磁球形步进电机位置检测的系统，本文研究的球形电动机模型是美国⋯一⋯⋯⋯-一⋯⋯～一⋯一一一。Hopkins大学设计研制的，其位置检测是球形电机关1．关：键技术之一，位置检测方法和实现方案正在不断的对转子位置进行检测，先要按照随机编码方探索与完善中，Grego

6、ryS．Chirikjian等人在文献[2]式，用个随机点在转子表面进行编码，定子上中提出的数学近似计算只适用于邻域的方法，作者固定的96个光电传感器反馈信号给处理器，忽略传在文献[3]采用变尺度混沌搜索算法以及文献[4]采感器的分辨率，传感器接收的信号与转子的方位角用改进的遗传算法，但由于迭代次数较多实时性很一一对应。永磁球形步进电动机具有独特的三维结差。寻找一种高效的位置检测方法是目前迫切需要构，在实坐标空间中，保持原点不变的所有的转解决的问题，本文将均匀设计和启发式搜索相结合动变换构成三维转动群]，群元为转动矩

7、阵A，用设计出全局最优化算法，寻找出距离目标节点最近广义欧拉角O／、卢、标记，分解为各单参数子群元的试验点，采用可以跳出局部极值的启发式搜索近的乘积，表示坐标系之间的变换关系：『∞c0。no~sin#cost0sy-cosin#e0sy+sinin3,]A=R：()Ry，(p)R()=l—c0sin3,一sinctsin#sin3,+cosacos3,cosc~sin#sin3,+sinacos3,l(1)in#一inacosfl。。。8j收稿日期：2010-O1-28基金项目：国家自然科学基金项目(50377010

8、)；安徽省自然科学基金项目(03044103)··其中()为绕轴转角，R，(／3)为绕新的Y轴点，寻找出距离最近的节点后采用启发式搜索进行转角，()为绕新的z轴转’，角。局部搜索，这样可以最大限度地提高搜索效率，在对于不存在求解方法的问题，一般把可能的解不降低精度的前提下缩短搜索需要的时间。表示为状态，设置系统的初始状态为旋转前的传感器输出c，