基于多传感器融合的直线电机运动位置动态控制方法与流程

本发明涉及电机控制，尤其涉及一种基于多传感器融合的直线电机运动位置动态控制方法。

背景技术：

1、直线电机取消了中间传动环节，直接驱动动子完成往复运动，常用于对定位精度要求较高的场合，其动子位置多依靠沿运动方向布置的光栅尺获取。为在平动位置之外得到动子绕垂直于运动方向的偏摆姿态，通常在动子上沿运动方向拉开距离设置多个读数头，通过对各读数头读数的比对得到偏摆角信息。由几何关系可知，相同的偏摆偏转在相距较远的两读数头之间引起的读数差更大，因此拉开读数头的基线间距有助于提高偏摆角的分辨率。据此形成的常规做法是沿运动方向尽量增大读数头间距，并认为间距越大，得到的偏摆姿态越可靠。

2、然而这一判断以测量基准保持热稳定为前提，实际系统往往难以满足。电机绕组损耗与导轨摩擦在运行中持续产生热量，导轨沿程的温度分布并不均匀，并随运行工况与行程位置不断变化。导轨与安装基座受热膨胀后，光栅刻线所代表的位置基准随之漂移；各读数头所处位置的累积膨胀量不同，相对基准的漂移量也不相同。若各读数头的漂移量彼此一致，在读数比对中尚可相互抵消，但沿程温度不均恰恰使漂移呈现明显的差异分量，这一差异分量无法在比对中被消除。读数头间距越大，两处对应的温升差与累积膨胀差越显著，读数头之间的差异漂移随之增大，并直接进入读数比对环节，表现为难以与真实运动区分的虚假偏摆角与位置偏差。可见，增大间距在提高几何分辨率的同时也放大了热致误差，两种作用经由间距相互耦合；当热致误差超过分辨率收益后，位置与偏摆姿态的确定精度不升反降，采用固定间距难以在各种温度状态下都保持最优。加之温度分布随工况实时改变，依赖预先标定的静态修正也无法跟踪并消除这种随温漂移的偏差。因此，如何在读数头间距同时决定偏摆角分辨率与热致漂移误差、且导轨温度分布动态变化的条件下稳定地获得动子的位置与偏摆姿态，成为有待解决的主要技术问题。

技术实现思路

1、为解决读数头间距同时放大偏摆角分辨率和热致漂移误差，且导轨沿程温度动态变化时难以稳定获得动子位置与偏摆姿态的问题，本发明提供一种基于多传感器融合的直线电机运动位置动态控制方法，该方法包括以下步骤：

2、s1、采集动子上各读数头的位置读数及其沿运动方向的布置位置，分析处理得到读数差与读数头间距的对应关系；

3、s2、依据各读数头的布置位置对导轨沿程温度进行测量，确定导轨各处受热伸长量，得到导轨沿程热膨胀分布；

4、s3、以固定参考起点为基准，依据导轨沿程热膨胀分布换算各读数头读数中的热漂移量，求取读数头间的漂移量差异，得到读数头间热漂移量差异；

5、s4、将同一间距下的读数头间热漂移量差异与实测读数差进行比对，分离出由导轨热膨胀引起而非动子真实偏摆产生的读数差分量，得到热致虚假读数差；

6、s5、随导轨沿程温度的实时变化，依据热致虚假读数差从固定参考起点对各读数头读数中的热漂移量进行扣除修正，得到随温度动态更新的位置融合起算线；

7、s6、依据随温度动态更新的位置融合起算线，对各读数头位置读数与读数差进行融合解算，得到已消除热致虚假读数差影响的动子实时平动位置与偏摆姿态结果。

8、与现有技术相比，本发明通过导轨沿程温度测量建立热膨胀分布，将各读数头位置处的热漂移量及其差异从实测读数差中分离，并随温度变化动态更新位置融合起算线，使读数头间距对姿态分辨率的增益与对热致误差的放大相互解耦，从而提高动子实时平动位置与偏摆姿态解算结果的稳定性和准确性。

1.一种基于多传感器融合的直线电机运动位置动态控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分析处理得到读数差与读数头间距的对应关系，具体包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据各读数头的布置位置对导轨沿程温度进行测量，确定导轨各处受热伸长量，得到导轨沿程热膨胀分布，具体包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以固定参考起点为基准，依据导轨沿程热膨胀分布换算各读数头读数中的热漂移量，具体包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述求取读数头间的漂移量差异，得到读数头间热漂移量差异，具体包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将同一间距下的读数头间热漂移量差异与实测读数差进行比对，具体包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分离出由导轨热膨胀引起而非动子真实偏摆产生的读数差分量，得到热致虚假读数差，具体包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述随导轨沿程温度的实时变化，依据热致虚假读数差从固定参考起点对各读数头读数中的热漂移量进行扣除修正，得到随温度动态更新的位置融合起算线，具体包括：

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对各读数头位置读数与读数差进行融合解算，得到已消除热致虚假读数差影响的动子实时平动位置与偏摆姿态结果，具体包括：