此時(shí)C信號(hào)的過零點(diǎn)與電機(jī)電角度相位的-30度點(diǎn)對(duì)齊。

　　如果想直接和電機(jī)電角度的0度點(diǎn)對(duì)齊，可以考慮：

　　1.用3個(gè)阻值相等的電阻接成星型，然后將星型連接的3個(gè)電阻分別接入電機(jī)的UVW三相繞組引線;

　　2.以示波器觀察電機(jī)U相輸入與星型電阻的中點(diǎn)，就可以近似得到電機(jī)的U相反電勢波形;

　　3.調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸的相對(duì)位置;

　　4.一邊調(diào)整，一邊觀察編碼器的C相信號(hào)由低到高的過零點(diǎn)和電機(jī)U相反電勢波形由低到高的過零點(diǎn)，最終使2個(gè)過零點(diǎn)重合，鎖定編碼器與電機(jī)的相對(duì)位置關(guān)系，完成對(duì)齊。

　　由于普通正余弦編碼器不具備一圈之內(nèi)的相位信息，而Index信號(hào)也只能反映一圈內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)位，不具備直接的相位對(duì)齊潛力，因而在此也不作為討論的話題。

　　如果可接入正余弦編碼器的伺服驅(qū)動(dòng)器能夠?yàn)橛脩籼峁腃、D中獲取的單圈絕對(duì)位置信息，則可以考慮：

　　1.用一個(gè)直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機(jī)軸定向至一個(gè)平衡位置;

　　2.利用伺服驅(qū)動(dòng)器讀取并顯示從C、D信號(hào)中獲取的單圈絕對(duì)位置信息;

　　3.調(diào)整旋變軸與電機(jī)軸的相對(duì)位置;

　　4.經(jīng)過上述調(diào)整，使顯示的絕對(duì)位置值充分接近根據(jù)電機(jī)的極對(duì)數(shù)折算出來的電機(jī)-30度電角度所應(yīng)對(duì)應(yīng)的絕對(duì)位置點(diǎn)，鎖定編碼器與電機(jī)的相對(duì)位置關(guān)系;

　　5.來回扭轉(zhuǎn)電機(jī)軸，撒手后，若電機(jī)軸每次自由回復(fù)到平衡位置時(shí)，上述折算絕對(duì)位置點(diǎn)都能準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，則對(duì)齊有效。

　　此后可以在撤掉直流電源后，得到與前面基本相同的對(duì)齊驗(yàn)證效果：

　　1.用示波器觀察正余弦編碼器的C相信號(hào)和電機(jī)的UV線反電勢波形;

　　2.轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸，驗(yàn)證編碼器的C相信號(hào)由低到高的過零點(diǎn)與電機(jī)的UV線反電勢波形由低到高的過零點(diǎn)重合。

　　如果利用驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的EEPROM等非易失性存儲(chǔ)器，也可以存儲(chǔ)正余弦編碼器隨機(jī)安裝在電機(jī)軸上后實(shí)測的相位，具體方法如下：

　　1.將正余弦隨機(jī)安裝在電機(jī)上，即固結(jié)編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸，以及編碼器外殼與電機(jī)外殼;

　　2.用一個(gè)直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機(jī)軸定向至一個(gè)平衡位置;

　　3.用伺服驅(qū)動(dòng)器讀取由C、D信號(hào)解析出來的單圈絕對(duì)位置值，并存入驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部記錄電機(jī)電角度初始安裝相位的EEPROM等非易失性存儲(chǔ)器中;

　　4.對(duì)齊過程結(jié)束。

　　由于此時(shí)電機(jī)軸已定向于電角度相位的-30度方向，因此存入的驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部EEPROM等非易失性存儲(chǔ)器中的位置檢測值就對(duì)應(yīng)電機(jī)電角度的-30度相位。此后，驅(qū)動(dòng)器將任意時(shí)刻由編碼器解析出來的與電角度相關(guān)的單圈絕對(duì)位置值與這個(gè)存儲(chǔ)值做差，并根據(jù)電機(jī)極對(duì)數(shù)進(jìn)行必要的換算，再加上-30度，就可以得到該時(shí)刻的電機(jī)電角度相位。

　　這種對(duì)齊方式需要伺服驅(qū)動(dòng)器的在國內(nèi)和操作上予以支持和配合方能實(shí)現(xiàn)，而且由于記錄電機(jī)電角度初始相位的EEPROM等非易失性存儲(chǔ)器位于伺服驅(qū)動(dòng)器中，因此一旦對(duì)齊后，電機(jī)就和驅(qū)動(dòng)器事實(shí)上綁定了，如果需要更換電機(jī)、正余弦編碼器、或者驅(qū)動(dòng)器，都需要重新進(jìn)行初始安裝相位的對(duì)齊操作，并重新綁定電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的配套關(guān)系。

　　旋轉(zhuǎn)變壓器的相位對(duì)齊方式

　　旋轉(zhuǎn)變壓器簡稱旋變，是由經(jīng)過特殊電磁設(shè)計(jì)的高性能硅鋼疊片和漆包線構(gòu)成的，相比于采用光電技術(shù)的編碼器而言，具有耐熱，耐振。耐沖擊，耐油污，甚至耐腐蝕等惡劣工作環(huán)境的適應(yīng)能力，因而為武器系統(tǒng)等工況惡劣的應(yīng)用廣泛采用，一對(duì)極(單速)的旋變可以視作一種單圈絕對(duì)式反饋系統(tǒng)，應(yīng)用也最為廣泛，因而在此僅以單速旋變?yōu)橛懻搶?duì)象，多速旋變與伺服電機(jī)配套，個(gè)人認(rèn)為其極對(duì)數(shù)最好采用電機(jī)極對(duì)數(shù)的約數(shù)，一便于電機(jī)度的對(duì)應(yīng)和極對(duì)數(shù)分解。

　　旋變的信號(hào)引線一般為6根，分為3組，分別對(duì)應(yīng)一個(gè)激勵(lì)線圈，和2個(gè)正交的感應(yīng)線圈，激勵(lì)線圈接受輸入的正弦型激勵(lì)信號(hào)，感應(yīng)線圈依據(jù)旋變轉(zhuǎn)定子的相互角位置關(guān)系，感應(yīng)出來具有SIN和COS包絡(luò)的檢測信號(hào)。旋變SIN和COS輸出信號(hào)是根據(jù)轉(zhuǎn)定子之間的角度對(duì)激勵(lì)正弦信號(hào)的調(diào)制結(jié)果，如果激勵(lì)信號(hào)是sinωt，轉(zhuǎn)定子之間的角度為θ，則SIN信號(hào)為sinωt×sinθ，則COS信號(hào)為sinωt×cosθ，根據(jù)SIN，COS信號(hào)和原始的激勵(lì)信號(hào)，通過必要的檢測電路，就可以獲得較高分辨率的位置檢測結(jié)果，目前商用旋變系統(tǒng)的檢測分辨率可以達(dá)到每圈2的12次方，即4096，而科學(xué)研究和航空航天系統(tǒng)甚至可以達(dá)到2的20次方以上，不過體積和成本也都非?？捎^。

　　商用旋變與伺服電機(jī)電角度相位的對(duì)齊方法如下：

　　1.用一個(gè)直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出;

　　2.然后用示波器觀察旋變的SIN線圈的信號(hào)引線輸出;

　　3.依據(jù)操作的方便程度，調(diào)整電機(jī)軸上的旋變轉(zhuǎn)子與電機(jī)軸的相對(duì)位置，或者旋變定子與電機(jī)外殼的相對(duì)位置;

　　4.一邊調(diào)整，一邊觀察旋變SIN信號(hào)的包絡(luò)，一直調(diào)整到信號(hào)包絡(luò)的幅值完全歸零，鎖定旋變;

　　5.來回扭轉(zhuǎn)電機(jī)軸，撒手后，若電機(jī)軸每次自由回復(fù)到平衡位置時(shí)，信號(hào)包絡(luò)的幅值過零點(diǎn)都能準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，則對(duì)齊有效 。

　　撤掉直流電源，進(jìn)行對(duì)齊驗(yàn)證：

　　1.用示波器觀察旋變的SIN信號(hào)和電機(jī)的UV線反電勢波形;

　　2.轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸，驗(yàn)證旋變的SIN信號(hào)包絡(luò)過零點(diǎn)與電機(jī)的UV線反電勢波形由低到高的過零點(diǎn)重合。

　　這個(gè)驗(yàn)證方法，也可以用作對(duì)齊方法。

　　此時(shí)SIN信號(hào)包絡(luò)的過零點(diǎn)與電機(jī)電角度相位的-30度點(diǎn)對(duì)齊。

　　如果想直接和電機(jī)電角度的0度點(diǎn)對(duì)齊，可以考慮：

　　1.用3個(gè)阻值相等的電阻接成星型，然后將星型連接的3個(gè)電阻分別接入電機(jī)的UVW三相繞組引線;

　　2.以示波器觀察電機(jī)U相輸入與星型電阻的中點(diǎn)，就可以近似得到電機(jī)的U相反電勢波形;

　　3.依據(jù)操作的方便程度，調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸的相對(duì)位置，或者編碼器外殼與電機(jī)外殼的相對(duì)位置;

　　4.一邊調(diào)整，一邊觀察旋變的SIN信號(hào)包絡(luò)的過零點(diǎn)和電機(jī)U相反電勢波形由低到高的過零點(diǎn)，最終使這2個(gè)過零點(diǎn)重合，鎖定編碼器與電機(jī)的相對(duì)位置關(guān)系，完成對(duì)齊。

　　需要指出的是，在上述操作中需有效區(qū)分旋變的SIN包絡(luò)信號(hào)中的正半周和負(fù)半周。由于SIN信號(hào)是以轉(zhuǎn)定子之間的角度為θ的sinθ值對(duì)激勵(lì)信號(hào)的調(diào)制結(jié)果，因而與sinθ的正半周對(duì)應(yīng)的SIN信號(hào)包絡(luò)中，被調(diào)制的激勵(lì)信號(hào)與原始激勵(lì)信號(hào)同相，而與sinθ的負(fù)半周對(duì)應(yīng)的SIN信號(hào)包絡(luò)中，被調(diào)制的激勵(lì)信號(hào)與原始激勵(lì)信號(hào)反相，據(jù)此可以區(qū)別判斷旋變輸出的SIN包絡(luò)信號(hào)波形中的正半周和負(fù)半周，對(duì)齊時(shí)，需要取sinθ由負(fù)半周向正半周過渡點(diǎn)對(duì)應(yīng)的SIN包絡(luò)信號(hào)的過零點(diǎn)，如果取反了，或者未加準(zhǔn)確判斷的話，對(duì)齊后的電角度有可能錯(cuò)位180度，從而有可能造成速度外環(huán)進(jìn)入正反饋。

　　如果可接入旋變的伺服驅(qū)動(dòng)器能夠?yàn)橛脩籼峁男冃盘?hào)中獲取的與電機(jī)電角度相關(guān)的絕對(duì)位置信息，則可以考慮：

　　1.用一個(gè)直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機(jī)軸定向至一個(gè)平衡位置;

　　2.利用伺服驅(qū)動(dòng)器讀取并顯示從旋變信號(hào)中獲取的與電機(jī)電角度相關(guān)的絕對(duì)位置信息;

　　3.依據(jù)操作的方便程度，調(diào)整旋變軸與電機(jī)軸的相對(duì)位置，或者旋變外殼與電機(jī)外殼的相對(duì)位置;

　　4.經(jīng)過上述調(diào)整，使顯示的絕對(duì)位置值充分接近根據(jù)電機(jī)的極對(duì)數(shù)折算出來的電機(jī)-30度電角度所應(yīng)對(duì)應(yīng)的絕對(duì)位置點(diǎn)，鎖定編碼器與電機(jī)的相對(duì)位置關(guān)系;

　　5.來回扭轉(zhuǎn)電機(jī)軸，撒手后，若電機(jī)軸每次自由回復(fù)到平衡位置時(shí)，上述折算絕對(duì)位置點(diǎn)都能準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，則對(duì)齊有效。

　　此后可以在撤掉直流電源后，得到與前面基本相同的對(duì)齊驗(yàn)證效果：

　　1.用示波器觀察旋變的SIN信號(hào)和電機(jī)的UV線反電勢波形;

　　2.轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸，驗(yàn)證旋變的SIN信號(hào)包絡(luò)過零點(diǎn)與電機(jī)的UV線反電勢波形由低到高的過零點(diǎn)重合。

　　如果利用驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的EEPROM等非易失性存儲(chǔ)器，也可以存儲(chǔ)旋變隨機(jī)安裝在電機(jī)軸上后實(shí)測的相位，具體方法如下：

　　1.將旋變隨機(jī)安裝在電機(jī)上，即固結(jié)旋變轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸，以及旋變外殼與電機(jī)外殼;

　　2.用一個(gè)直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機(jī)軸定向至一個(gè)平衡位置;

　　3.用伺服驅(qū)動(dòng)器讀取由旋變解析出來的與電角度相關(guān)的絕對(duì)位置值，并存入驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部記錄電機(jī)電角度初始安裝相位的EEPROM等非易失性存儲(chǔ)器中;

　　4.對(duì)齊過程結(jié)束。

　　由于此時(shí)電機(jī)軸已定向于電角度相位的-30度方向，因此存入的驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部EEPROM等非易失性存儲(chǔ)器中的位置檢測值就對(duì)應(yīng)電機(jī)電角度的-30度相位。此后，驅(qū)動(dòng)器將任意時(shí)刻由旋變解析出來的與電角度相關(guān)的絕對(duì)位置值與這個(gè)存儲(chǔ)值做差，并根據(jù)電機(jī)極對(duì)數(shù)進(jìn)行必要的換算，再加上-30度，就可以得到該時(shí)刻的電機(jī)電角度相位。

　　這種對(duì)齊方式需要伺服驅(qū)動(dòng)器的在國內(nèi)和操作上予以支持和配合方能實(shí)現(xiàn)，而且由于記錄電機(jī)電角度初始相位的EEPROM等非易失性存儲(chǔ)器位于伺服驅(qū)動(dòng)器中，因此一旦對(duì)齊后，電機(jī)就和驅(qū)動(dòng)器事實(shí)上綁定了，如果需要更換電機(jī)、旋變、或者驅(qū)動(dòng)器，都需要重新進(jìn)行初始安裝相位的對(duì)齊操作，并重新綁定電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的配套關(guān)系。

　　注意

　　1.以上討論中，所謂對(duì)齊到電機(jī)電角度的-30度相位的提法，是以UV反電勢波形滯后于U相30度的前提為條件。

　　2.以上討論中，都以UV相通電，并參考UV線反電勢波形為例，有些伺服系統(tǒng)的對(duì)齊方式可能會(huì)采用UW相通電并參考UW線反電勢波形。

　　3.如果想直接對(duì)齊到電機(jī)電角度0度相位點(diǎn)，也可以將U相接入低壓直流源的正極，將V相和W相并聯(lián)后接入直流源的負(fù)端，此時(shí)電機(jī)軸的定向角相對(duì)于UV相串聯(lián)通電的方式會(huì)偏移30度，以文中給出的相應(yīng)對(duì)齊方法對(duì)齊后，原則上將對(duì)齊于電機(jī)電角度的0度相位，而不再有-30度的偏移量。這樣做看似有好處，但是考慮電機(jī)繞組的參數(shù)不一致性，V相和W相并聯(lián)后，分別流經(jīng)V相和W相繞組的電流很可能并不一致，從而會(huì)影響電機(jī)軸定向角度的準(zhǔn)確性。而在UV相通電時(shí)，U相和V相繞組為單純的串聯(lián)關(guān)系，因此流經(jīng)U相和V相繞組的電流必然是一致的，電機(jī)軸定向角度的準(zhǔn)確性不會(huì)受到繞組定向電流的影響。

　　4.不排除伺服廠商有意將初始相位錯(cuò)位對(duì)齊的可能性，尤其是在可以提供絕對(duì)位置數(shù)據(jù)的反饋系統(tǒng)中，初始相位的錯(cuò)位對(duì)齊將很容易被數(shù)據(jù)的偏置量補(bǔ)償回來，以此種方式也許可以起到某種保護(hù)自己產(chǎn)品線的作用。只是這樣一來，用戶就更加無從知道伺服電機(jī)反饋元件的初始相位到底該對(duì)齊到哪兒了。用戶自然也不愿意遇到這樣的供應(yīng)商。

　　對(duì)于直線電機(jī)而言，采用增量式直線編碼器+UVW霍爾相位檢測信號(hào)的方式可以借鑒上面的帶UVW相位的增量式編碼器的方式;

　　采用絕對(duì)式直線編碼器反饋的直線電機(jī)，可以參考上述絕對(duì)式編碼器的方式;

　　帶C、D信號(hào)的直線編碼器目前本人上位見過，而且長距離的感覺也很難實(shí)現(xiàn)，故在直線電機(jī)應(yīng)用可以不考慮;

　　與旋變對(duì)應(yīng)的直線感應(yīng)式傳感器為感應(yīng)同步器，不過目前應(yīng)用日少，而且其印刷“繞組”的物理節(jié)距(毫米級(jí))往往小于直線電機(jī)的永磁體極距(幾十毫米級(jí))，所以無法與旋變應(yīng)用直接對(duì)應(yīng)，如果一定要用，可參照“增量式直線編碼器+UVW霍爾相位檢測信號(hào)的方式”。

　　增量式編碼器相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)以單一儀器進(jìn)行檢測，畢竟其信號(hào)相對(duì)簡單。

　　絕對(duì)式編碼器就不那么容易，因?yàn)楦骷矣懈骷业拇袇f(xié)議，比如海德漢的EnDAT，施曼/施克的Hyperface，BiSS，SSI等，除了SSI相對(duì)簡單，其它都有一定的復(fù)雜度，而且互不兼容，雖然協(xié)議是對(duì)用戶公開的，但每種協(xié)議都得做進(jìn)檢測儀器里。而對(duì)于日系伺服用的偽絕對(duì)式編碼器，除了多摩川的編碼器串行協(xié)議可以向用戶公開，山洋的可以部分向用戶公開外，其它的什么三菱、安川、松下等等都對(duì)用戶保密，拿不到協(xié)議，也就沒法用單一儀器進(jìn)行檢測了。

　　曾提及“對(duì)關(guān)于如何有效區(qū)分旋變的SIN包絡(luò)信號(hào)中的正半周和負(fù)半周”，說明了旋變的SIN、COS包絡(luò)信號(hào)中的正半周和負(fù)半周的波形特點(diǎn)，如下所示：

　　由此可見，正半周和負(fù)半周中，被調(diào)制后的激勵(lì)信號(hào)的相位是有差別的，正半周中被調(diào)制后的激勵(lì)信號(hào)與原始激勵(lì)信號(hào)同相，而負(fù)半周中被調(diào)制后的激勵(lì)信號(hào)與原始激勵(lì)信號(hào)反，據(jù)此就可以在電機(jī)電機(jī)電角度初始相位對(duì)齊的過程有效區(qū)分SIN包絡(luò)信號(hào)中的正半周和負(fù)半周，避免因無從判斷而可能導(dǎo)致錯(cuò)位180度對(duì)齊的問題。