精度、噪声与动态
延时与动态误差 / Latency
磁场变化到角度输出之间的时间,转速越高,它造成的角度滞后越大
是什么
延时是从磁场变化到输出端给出对应角度之间的时间,由传感前端、ADC、角度解算、数字滤波与接口输出逐段累加。转动时,输出角度落后于真实角度,滞后量 = 角速度 × 延时。
例如 6000 rpm 即 36000 °/s,10 μs 延时对应约 0.36° 机械角滞后;对 4 对极电机换向,就是约 1.4° 电角度。
为什么台架上看不出来
静态精度通常在低速或停点下标定,此时角速度接近零,延时带来的滞后也接近零,所以器件在台架上「很准」,误差只在高速现场才出现。
手册上的「最高转速」通常表示内部跟踪不丢、输出不漏脉冲的上限,并不保证在该转速下角度精度仍等于静态指标。部分器件在内部按转速做延时补偿,匀速时滞后很小,但加减速期间的补偿效果要单独评估。
系统里还有哪些「延时」
读取时刻:串行接口读到的角度是在哪一刻采样的,取决于帧结构与主机读取的时序。中断打断、任务调度、多颗传感器轮询,都会让这段时间变得不固定,变成一个随转速放大的随机误差。
采样对齐:电机控制中电流在 PWM 周期的固定时刻采样,如果角度在另一个时刻读取,两者的时间差在数学上与传感器延时完全同形。先对齐采样时刻,往往比换更快的传感器便宜得多。
怎么评估
找出手册中延时的定义(是否含滤波、是否匀速条件),按最高工作转速与极对数折算一次滞后角,与静态精度比较;验收在目标转速下做,量端到端延时,而不只看芯片单项。
要点提示
机械角滞后换算到电机换向时要乘极对数。极对数越多的电机,对编码器延时越敏感。
常见误区
每条标题是常听到的说法,下方是工程上的实际情况。
01
标称最高转速下精度不变
最高转速是跟踪边界,不是精度边界。高速下的滞后要按延时单独折算。
02
延时是一个固定的数
芯片内部延时可以很稳定,但主机读取时刻不固定时,系统看到的延时是一个分布,低速看不见,转速上来才暴露。
03
角度滞后只能靠换更快的传感器解决
先检查角度与电流采样是否在同一时刻、读取是否被中断打断。时序对齐通常只需改控制软件。
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