机电一体化时代社会实践中的电机零位与编码器零位相位补偿探索

在工业4.0的浪潮中，国家致力于提升制造业质量和智能化水平，伺服控制系统作为自动化和高端智能装备的核心部分，扮演着至关重要的角色。永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motors，PMSM）因其高效率、高气隙磁密度、高功率因素、结构紧凑简单、线性响应等优点，在数控机床、机器人、载人飞船、变频空调等领域得到了广泛应用。

然而，在伺服驱动控制系统中准确获取伺服电机零位和编码器零位之间的相位关系至关重要。错误的相位关系将导致PMSM启动失败，使转子出现反转或抖动现象。本文旨在完善绝对式编码器与电机零位之间相位补偿方法，以确保精准启动和稳定运行。

首先，我们介绍了几种不同类型编码器对齐方法，如手动对齐法，这些方法主要依赖于手工操作，对齐步骤为：首先通过直流电锁定转子，然后调整编码器位置并观察反馈数据，当发现零位标志时固定位置完成对齐。但这种人工找寻方式不仅耗时且影响校准精度的一致性，因此提出了针对不同编码器设计专用的调节装置，如王新社等人的带有UVW霍尔信号增量式编码器专用的相位对齐伺服驱动器，以及张静波等人的支持增量式和绝对式编码者的调整仪，但这些装置都未能验证校正结果。

为了解决这一问题，本文提出了一种新的工作原理，即使用综合电流矢量来确定绝对式编代码输出的每一个数值代表唯一位置，并通过试运行验证计算出的补偿角度以保证数据正确写入EEPROM中。此外，还考虑了四个关键点：确保在获得补偿角度前进行数据检验；计算出补偿角度后进行试运行以验证其正确性；参数烧写过程需回读检查；以及单圈绝対式编代码需要一定转过α才能输出分辨率最高数值。

此外，本文还描述了两种触发方式，一种是通过单一开关控制方式，其流程图如图4所示；另一种是通过PC软件控制方式，其流程图如图5所示。实验结果表明，该方法操作简便实用稳定，从而提高了生产效率和精度。在实际应用中，可搭建如图6所示实验平台进行验证，而PC软件界面如图7所示，为用户提供直观友好的操作界面。单一开关控制方式实验结果如图8和9所示，可以看出当三相分别锁定时，每个相最大满足矢量控制条件，而高速试运行后的a/b/c三相电流波形显示良好无误差。