cordic算法在永磁同步电机位置处理上应用

《cordic算法在永磁同步电机位置处理上应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、昼应用技狡术木CORDIC算法在永磁同步电机的位置处理上的应用刘燕江谢云刘斌(广东工业大学自动化学院)摘要：在永磁同步电机的变频调速系统中，电机转子位置的检测和处理准确与否直接影响整个控制系统的精度。提出一种基于FPGA的电机转子位置定位和处理方法，通过检测复合式增量编码器的A、B、z、u、V、W6路信号，经过四倍频及判向电路、位置检测及变换、CORDIC处理器，可精确得到当前电机转子角度位置的正余弦值。实验证明：位置检测与处理模块可以准确地检测到实时转子的位置，误差只有0．144。；快速准确处理电机转子的角度值；在硬件平台上实现了算法，效率高、效果好、硬件资源消耗少，为矢

2、量控制的坐标变换模块提供精确的输入，提升了整个伺服系统的性能。关键词：电机转子；位置检测；CORDIC算法0引言中提出CORDIC算法。1971年，Walther提出改进版的CORDIC算法，既可以计算三角函数、反三角函永磁同步电机(PMSM)可以提供业界已知最高数、向量的模和向量的旋转，还可以计算乘法、除法水平的动态响应和扭矩水平，因而在高精度的位置伺服控制中得到广泛的应用【l】。位置伺服系统高精度的和超越函数【2J。=电机转予位置检测和处理电路是关键。随着EDA技CORDIC算法有向量和旋转2种模式，本文只考术的不断发展和进步，FPGA被广泛应用于复杂算法虑旋转模式。通

3、过对输入角度进行固定角度值旋转迭．璺的硬件电路实现。基于FPGA实现的硬件电路执行并代，逐项数值逼近，使旋转角度的和逼近于输入的角行操作，处理时间短、集成度高、数据吞吐量高。在度值。对输入向量值进行变换，可得到输入角度的一正C工业生产中，可有效避免强干扰、高负荷的工业现场余弦值。设初始输入向量为(，，Z0)，其中Zo为而引起的系统跑飞。初始输入角度，则第n次迭代的输入向量为在永磁同步电机的变频调速系统中，位置检测准(z)，输出向量为(，Y，z)，输入向量确与否直接关系到位置伺服系统的精度，同时电机转与输出向量间的迭代方程为：子位置处理是否满足精度要求也至关重要，这直接影响系

4、统的整体性能，尤其是对精度要求苛刻的位置伺服系统。本文提出一种基于FPGA的电机转子位置定位计算机采用二进制计算，CORDIC算法采用崮定和处理方法，可准确定位电机转子的实时位置，同时角度叠加，每次叠加角度为对电机位置进行高精度的处理，为矢量控制系统提供oo一=arctan(S×)，当前的旋转角度和为实时精确的输入，提升了整个伺服系统的性能，在电：∑n-1，其中机变频调速方面具有重要的意义。1CORDIC算法f1一1>0Sn-11—1oo一1

5、标系之间的相互转换，需要实时电机转子位置对应的角度正余弦值。因此高精度的实时电机转子位置[]=c。s一[an一an][：I]对应的角度直接关系到矢量控制的控制效果。复合式增量编码器输出U、v、W脉冲信号对应=c。s一[一。一。一n一一‘一][二]电机绝对位置。首先忽略电机当前位置，当U、v、w状态发生切换时，把u、V、w对应状态的机械角经过n次迭代之后得到第n次的结果为：度作为电机转子的当前实时位置(绝对位置)；再根[]=c。s⋯c。s一[a二一]据复合式光电编码器A、B输出脉冲相位切换的四倍频信号计数确定电机转子的相对位置【4]。图1为A、r1B、U、v、W输出脉冲变化，

6、其中fir为四倍频信号；⋯[tan0．一1dir为电机的方向。复位脉冲z到来时，电机转子位置赋值为z脉冲对应的机械角度，防止了由于误差积又由于每次迭代的角度值大小是固定的，则累和计数偏差而影响电机位置的准确定位。这种方法=HcosOk=H(1+√1+2一)≈0．60725虽然忽略复位后一个状态的对应时间，但在状态切换k=0k=0后可立即确定电机转子当前的位置，得到准确的电机整理上面的迭代方程得：转子位置，实时性好、精度高。lX=Xn一1一一12一YAlY=一1+Sn-12XnBIZn=Zn—l—Sarg2firdir正转【S=sgn(z．一1)A为得到输入角度的正余弦值，需

7、对输入向量进行Bfir如下处理：dirIXo=KfXn=COS0反转令{Y。=0迭代，z次可以得{Y=sinO则输出：：：：：：：：【zo=0【Z0Ui：i：i：I：：I：：：：：：：：：X、Y为所输入角度的正余弦值。v；ii厂2CORDIC算法在永磁同步电机位置检测与：：：：：：：：wwm：I：●l●_-。●i：-·-■i：_·—●l：●：●I0处理上的应用永磁同步电机是一个高阶、非线性、强耦合的非图1A、B、U、V、W脉冲变化线性系统。采用参数重构和坐标变换的方法，把交流电机转换成直流电机，实现电机定子电流励磁