一种基于汽车功能安全的旋变自学习方法及装置与流程

1.本发明属于车辆安全与电机控制技术领域，具体涉及一种基于汽车功能安全的旋变自学习方法及装置。


背景技术：

2.iso 26262－《道路车辆功能安全》功能的安全概念里要求需要有故障检测和失效缓解措施，安全状态转换，故障容错机制，在检测到电机旋变硬件解码失效后，进行安全状态转换，让系统仍然保持安全状态，这个时候就需要切换到另外一套方案来完成电机旋变解码。
3.通常的软解码是通过ad采集，通过一定的周期来采集sin cos(正弦余弦波形)的外包络线来计算角度值，这种方式会由于硬件差异导致计算误差越来越大，或者占用系统资源很大，影响软件工作效率。


技术实现要素：

4.为提高旋变电机的转动角度的计算准确性、降低计算资源的问题，在本发明的第一方面提供了一种基于汽车功能安全的旋变自学习方法，包括：基于目标旋变电机的预设励磁信号的频率，采集目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的频率值；分别计算预设励磁信号与正弦信号和余弦信号的频率误差，并根据所述频率误差确定所述正弦信号和余弦信号的实际采样周期；基于所述实际采样周期确定预设励磁信号的标定值；根据所述标定值，以及目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的实时频率值，计算目标旋变电机的转动角度。
5.在本发明的一些实施例中，所述分别计算预设励磁信号与正弦信号和余弦信号的误差，并根据所述误差确定所述正弦信号和余弦信号的实际采样周期包括：分别计算预设励磁信号与正弦信号和余弦信号的误差；基于所述误差，调整正弦信号和余弦信号的实际采样周期，并根据调整后的实际采样周期进行采样，直至正弦信号采样值或余弦信号采样值达到最大值。
6.进一步的，所述基于所述实际采样周期确定预设励磁信号的标定值包括：在预设时间内采集目标旋变电机的正弦信号或余弦信号的频率值，直至所述最大值趋于稳定，得到预设励磁信号的标定值。
7.在本发明的一些实施例中，所述根据所述标定值，以及目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的实时频率值，计算目标旋变电机的转动角度包括：确定目标旋变电机的正弦信号的实时频率和余弦信号实时频率，是否与所述标定值一致；根据一致后的标定值，计算目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的包络线；基于所述正弦信号和余弦信号的包络线，计算目标旋变电机的转动角度。
8.进一步的，所述基于所述正弦信号和余弦信号的包络线，计算目标旋变电机的转动角度包括：基于所述正弦信号和余弦信号的包络线，确定目标旋变电机转动的正弦周期和余弦周期；根据所述目标旋变电机转动的正弦周期和余弦周期，计算目标旋变电机的转
动角度。
9.在上述的实施例中，所述基于目标旋变电机的预设励磁信号的频率，采集目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的频率值包括：将目标旋变电机的预设励磁信号的频率作为采样频率；基于所述采样频率在预设时间内采集目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的频率值。
10.本发明的第二方面，提供了一种基于汽车功能安全的旋变自学习装置，包括：采集模块，用于基于目标旋变电机的预设励磁信号的频率，采集目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的频率值；确定模块，用于分别计算预设励磁信号与正弦信号和余弦信号的频率误差，并根据所述频率误差确定所述正弦信号和余弦信号的实际采样周期；计算模块，用于基于所述实际采样周期确定预设励磁信号的标定值；根据所述标定值，以及目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的实时频率值，计算目标旋变电机的转动角度。
11.进一步的，所述计算模块包括：计算单元，用于分别计算预设励磁信号与正弦信号和余弦信号的误差；调整单元，用于基于所述误差，调整正弦信号和余弦信号的实际采样周期，并根据调整后的实际采样周期进行采样，直至正弦信号或余弦信号的采样值达到最大值。
12.本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明在第一方面提供的基于汽车功能安全的旋变自学习方法。
13.本发明的第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明在第一方面提供的基于汽车功能安全的旋变自学习方法。
14.本发明的有益效果是：
15.本发明涉及一种基于汽车功能安全的旋变自学习方法及装置，其方法包括：基于目标旋变电机的预设励磁信号的频率，采集目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的频率值；分别计算预设励磁信号与正弦信号和余弦信号的频率误差，并根据所述频率误差确定所述正弦信号和余弦信号的实际采样周期；基于所述实际采样周期确定预设励磁信号的标定值；根据所述标定值，以及目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的实时频率值，计算目标旋变电机的转动角度。可见，本发明提供的旋变自学习方法是基于ad采集为基础，通过一定时间的自学习状态，将采集到的标定值存储到内部存储区域，在进入正常运行状态后拿到标定值来进行角度采集运算，这种方式可以避免硬件的差异误差，以及使用较少的系统资源。
附图说明
16.图1为本发明的一些实施例中的基于汽车功能安全的旋变自学习方法的基本流程示意图；
17.图2为本发明的一些实施例中的励磁信号与正弦信号、余弦信号及对应包络线的波形示意图；
18.图3为本发明的一些实施例中的基于汽车功能安全的旋变自学习方法的采样原理示意图；
19.图4为本发明的一些实施例中的基于汽车功能安全的旋变自学习装置的结构示意图；
20.图5为本发明的一些实施例中的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
21.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
22.参考图1至图4，在本发明的第一方面，提供了一种基于汽车功能安全的旋变自学习方法，包括：s100.基于目标旋变电机的预设励磁信号的频率，采集目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的频率值；s200.分别计算预设励磁信号与正弦信号和余弦信号的频率误差，并根据所述频率误差确定所述正弦信号和余弦信号的实际采样周期；s300.基于所述实际采样周期确定预设励磁信号的标定值；根据所述标定值，以及目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的实时频率值，计算目标旋变电机的转动角度。
23.需要说明的是，旋变电机的励磁信号与电机旋转的正弦周期、余弦周期一致；正弦信号、余弦信号通常旋变电机二次侧的的电流值或电压值，因此需要在电路上通过周期ad采集正弦或余弦的值来计算角度，而励磁信号的周期由于硬件差异，只能预估一个大概的范围值。
24.有鉴于此，在本公开的实施例的步骤s100中，所述基于目标旋变电机的预设励磁信号的频率，采集目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的频率值包括：将目标旋变电机的预设励磁信号的频率作为采样频率；基于所述采样频率在预设时间内采集目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的频率值。
25.具体地，假设预设励磁信号设置为20khz，而实际采样到的旋变电机的正弦信号和余弦信号的频率输出19.36hz；如果使用20khz的周期来采集旋变电机的正弦信号和余弦信号，则误差会越来越大。
26.在本发明的一些实施例的步骤s200中，所述分别计算预设励磁信号与正弦信号和余弦信号的误差，并根据所述误差确定所述正弦信号和余弦信号的实际采样周期包括：
27.s201.分别计算预设励磁信号与正弦信号和余弦信号的误差；s202.基于所述误差，调整正弦信号和余弦信号的实际采样周期，并根据调整后的实际采样周期进行采样，直至正弦信号采样值或余弦信号采样值达到最大值。
28.具体地，在上电的时候，先进入自学习状态，先按照设定的励磁信号周期来采集，例如周期为20khz的频率去采集ad值，然后微调整周期值，例如修改为19.9khz的频率，如果采集到的ad值比上次低，则调大频率值，例如20.1khz。直到采集到最大的ad值，则为sin，cos的峰值。
29.进一步的，在本发明的一些实施例的步骤s300中，所述基于所述实际采样周期确定预设励磁信号的标定值包括：s301.在预设时间内采集目标旋变电机的正弦信号或余弦信号的频率值，直至所述最大值趋于稳定，得到预设励磁信号的标定值。也即是，按照采集到的最大的ad值，持续一段时间稳定后，则可以确定当前励磁信号的实际周期值，将该值作为标定值写入存储模块。
30.参考图3，在本发明的一些实施例的步骤s300中，所述根据所述标定值，以及目标
旋变电机的正弦信号和余弦信号的实时频率值，计算目标旋变电机的转动角度包括：s302.确定目标旋变电机的正弦信号的实时频率和余弦信号实时频率，是否与所述标定值一致；s303.根据一致后的标定值，计算目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的包络线；s304.基于所述正弦信号和余弦信号的包络线，计算目标旋变电机的转动角度。在图3中，uref、u1和u2分别表示预设励磁信号、正弦信号和余弦信号的电压值，通过对比正弦信号和余弦信号的波形图，以及包络线确定了预设励磁信号的最小重合周期。
31.具体地，采集到了标定值存入后，可以切换到正常运行模式，按照标定周期可以确保每次采集的周期都与实际sin、cos的周期一致，就可以算出包络线从而计算出实际的电机运行角度。
32.进一步的，在步骤s304中，所述基于所述正弦信号和余弦信号的包络线，计算目标旋变电机的转动角度包括：s3041.基于所述正弦信号和余弦信号的包络线，确定目标旋变电机转动的正弦周期和余弦周期；s3042.根据所述目标旋变电机转动的正弦周期和余弦周期，计算目标旋变电机的转动角度。
33.实施例2
34.参考图4，本发明的第二方面，提供了提供了一种基于汽车功能安全的旋变自学习装置1，包括：采集模块11，用于基于目标旋变电机的预设励磁信号的频率，采集目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的频率值；确定模块12，用于分别计算预设励磁信号与正弦信号和余弦信号的频率误差，并根据所述频率误差确定所述正弦信号和余弦信号的实际采样周期；计算模块13，用于基于所述实际采样周期确定预设励磁信号的标定值；根据所述标定值，以及目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的实时频率值，计算目标旋变电机的转动角度。
35.进一步的，所述计算模块13包括：计算单元，用于分别计算预设励磁信号与正弦信号和余弦信号的误差；调整单元，用于基于所述误差，调整正弦信号和余弦信号的实际采样周期，并根据调整后的实际采样周期进行采样，直至正弦信号或余弦信号的采样值达到最大值。
36.实施例3
37.参考图5，本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明在第一方面的基于汽车功能安全的旋变自学习方法。
38.电子设备500可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)501，其可以根据存储在只读存储器(rom)502中的程序或者从存储装置508加载到随机访问存储器(ram)503中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram 503中，还存储有电子设备500操作所需的各种程序和数据。处理装置501、rom 502以及ram 503通过总线504彼此相连。输入/输出(i/o)接口505也连接至总线504。
39.通常以下装置可以连接至i/o接口505：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置506；包括例如液晶显示器(lcd)、扬声器、振动器等的输出装置507；包括例如硬盘等的存储装置508；以及通信装置509。通信装置509可以允许电子设备500与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图5示出了具有各种装
置的电子设备500，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。图5中示出的每个方框可以代表一个装置，也可以根据需要代表多个装置。
40.特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置509从网络上被下载和安装，或者从存储装置508被安装，或者从rom 502被安装。在该计算机程序被处理装置501执行时，执行本公开的实施例的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本公开的实施例所描述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd－rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开的实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开的实施例中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、rf(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
41.上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个计算机程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：
42.可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的实施例的操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++、python，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)——连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
43.附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上
可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。需要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
44.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于汽车功能安全的旋变自学习方法，其特征在于，包括：基于目标旋变电机的预设励磁信号的频率，采集目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的频率值；分别计算预设励磁信号与正弦信号和余弦信号的频率误差，并根据所述频率误差确定所述正弦信号和余弦信号的实际采样周期；基于所述实际采样周期确定预设励磁信号的标定值；根据所述标定值，以及目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的实时频率值，计算目标旋变电机的转动角度。2.根据权利要求1所述的基于汽车功能安全的旋变自学习方法，其特征在于，所述分别计算预设励磁信号与正弦信号和余弦信号的误差，并根据所述误差确定所述正弦信号和余弦信号的实际采样周期包括：分别计算预设励磁信号与正弦信号和余弦信号的误差；基于所述误差，调整正弦信号和余弦信号的实际采样周期，并根据调整后的实际采样周期进行采样，直至正弦信号采样值或余弦信号采样值达到最大值。3.根据权利要求2所述的基于汽车功能安全的旋变自学习方法，其特征在于，所述基于所述实际采样周期确定预设励磁信号的标定值包括：在预设时间内采集目标旋变电机的正弦信号或余弦信号的频率值，直至所述最大值趋于稳定，得到预设励磁信号的标定值。4.根据权利要求1所述的基于汽车功能安全的旋变自学习方法，其特征在于，所述根据所述标定值，以及目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的实时频率值，计算目标旋变电机的转动角度包括：确定目标旋变电机的正弦信号的实时频率和余弦信号实时频率，是否与所述标定值一致；根据一致后的标定值，计算目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的包络线；基于所述正弦信号和余弦信号的包络线，计算目标旋变电机的转动角度。5.根据权利要求4所述的基于汽车功能安全的旋变自学习方法，其特征在于，所述基于所述正弦信号和余弦信号的包络线，计算目标旋变电机的转动角度包括：基于所述正弦信号和余弦信号的包络线，确定目标旋变电机转动的正弦周期和余弦周期；根据所述目标旋变电机转动的正弦周期和余弦周期，计算目标旋变电机的转动角度。6.根据权利要求1至5任一项所述的基于汽车功能安全的旋变自学习方法，其特征在于，所述基于目标旋变电机的预设励磁信号的频率，采集目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的频率值包括：将目标旋变电机的预设励磁信号的频率作为采样频率；基于所述采样频率在预设时间内采集目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的频率值。7.一种基于汽车功能安全的旋变自学习装置，其特征在于，包括：采集模块，用于基于目标旋变电机的预设励磁信号的频率，采集目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的频率值；确定模块，用于分别计算预设励磁信号与正弦信号和余弦信号的频率误差，并根据所述频率误差确定所述正弦信号和余弦信号的实际采样周期；
计算模块，用于基于所述实际采样周期确定预设励磁信号的标定值；根据所述标定值，以及目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的实时频率值，计算目标旋变电机的转动角度。8.根据权利要求7所述的基于汽车功能安全的旋变自学习装置，其特征在于，所述计算模块包括：计算单元，用于分别计算预设励磁信号与正弦信号和余弦信号的误差；调整单元，用于基于所述误差，调整正弦信号和余弦信号的实际采样周期，并根据调整后的实际采样周期进行采样，直至正弦信号或余弦信号的采样值达到最大值。9.一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至6任一项所述的基于汽车功能安全的旋变自学习方法。10.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的基于汽车功能安全的旋变自学习方法。

技术总结
本发明涉及一种基于汽车功能安全的旋变自学习方法及装置，其方法包括：基于目标旋变电机的预设励磁信号的频率，采集目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的频率值；分别计算预设励磁信号与正弦信号和余弦信号的频率误差，并根据所述频率误差确定所述正弦信号和余弦信号的实际采样周期；基于所述实际采样周期确定预设励磁信号的标定值；根据所述标定值，以及目标旋变电机的正弦信号和余弦信号的实时频率值，计算目标旋变电机的转动角度。本发明通过自学习的方式确定采样周期，利用较少的计算资源，提高电机角度计算的准确性，进而提高了电机旋转的效果和安全性。电机旋转的效果和安全性。电机旋转的效果和安全性。


技术研发人员：李森林 郑乐新
受保护的技术使用者：武汉光庭信息技术股份有限公司
技术研发日：2023.05.18
技术公布日：2023/9/22