[發明專利]一種對電機轉速進行測量的方法及裝置

有效

• 申請號: 201010132088.4
• 申請日: 2010-03-24
• 公開（公告）號: CN102200541A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 秦曉飛;王云寬;鄭軍;于家斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: G01P3/486
• 分類號: G01P3/486
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

1.一種對機械振動具有魯棒性的電機轉速測量方法，其特征在于，該方法使用電機轉速測量系統含有的增量式光電碼盤、可編程邏輯控制器和數字信號處理器，可編程邏輯控制器包括的讀寫邏輯單元、命令與狀態寄存器、命令解碼邏輯單元、計時值鎖存器、脈沖數鎖存器、計時脈沖計數器、碼盤脈沖計數器、正交編碼脈沖解碼邏輯單元、正交編碼脈沖整形邏輯單元、數字濾波器、方向信號鑒別器和鎖存器使能控制邏輯單元，該方法包括如下：

步驟A1：利用增量式光電碼盤輸出脈沖信號只在脈沖沿瞬間反應電機真實角度位置信息的特點，通過增量式光電碼盤將電機轉角信息轉換成正交編碼脈沖信號；

步驟A2：通過正交編碼脈沖整形邏輯單元對正交編碼脈沖信號進行施密特整形，得到形狀規則的正交編碼脈沖信號；

步驟A3：通過數字濾波器對形狀規則的正交編碼脈沖信號進行低通濾波預處理，使形狀規則的正交編碼脈沖信號中包含的頻率高于數字濾波器截止頻率的信號不能通過，從而抑制頻率高于數字濾波器截止頻率的假脈沖；

步驟A4：通過正交編碼脈沖解碼邏輯單元對低通濾波之后的正交編碼脈沖進行脈沖沿提取和相位關系判斷，將低通濾波之后的正交編碼脈沖信號解碼成脈沖信號和方向信號；

步驟A5：利用碼盤脈沖計數器對脈沖信號和方向信號進行計數，得到電機轉角信息；利用計時脈沖計數器對計時脈沖進行計數，得到時間信息；

步驟A6：利用方向信號鑒別器對脈沖信號中相鄰脈沖的方向進行實時比較，如果脈沖信號中相鄰脈沖的方向相同，則是準確反映電機轉角信息的正常脈沖信號；如果脈沖信號中相鄰脈沖的方向不同，則是不能準確反映電機轉角信息的假脈沖信號；

步驟A7：利用鎖存器使能控制邏輯單元接收方向信號鑒別器的鑒別結果，如果鑒別結果為正常脈沖信號時，打開計時值鎖存器和脈沖數鎖存器鎖存功能，并由命令解碼邏輯單元控制碼盤脈沖計數器的計數值與計時脈沖計數器的計數值鎖存；如果鑒別結果為假脈沖信號時，鎖存器使能控制邏輯單元關閉計時值鎖存器和脈沖數鎖存器的鎖存功能，從而阻止了假脈沖信號進入計時值鎖存器和脈沖數鎖存器；

步驟A8：數字信號處理器按照頻率周期法測速時序通過數據地址總線對可編程邏輯控制器中的命令與狀態寄存器進行命令字發送和鎖存狀態字讀取；對計時值鎖存器和脈沖數鎖存器的鎖存值進行讀取，過程如下：當命令與狀態寄存器、計時值鎖存器和脈沖數鎖存器中的任一個被選址信號選中時，將被選中的命令與狀態寄存器的寄存空間、或計時值鎖存器的鎖存空間、或脈沖數鎖存器的鎖存空間對數據地址總線開放，接受數字信號處理器的讀寫；

步驟A9：數字信號處理器利用讀取到的鎖存狀態字、脈沖數鎖存器的鎖存值和計時值鎖存器的鎖存值，使用頻率周期法計算電機轉速。

2.如權利要求1所述的對機械振動具有魯棒性的電機轉速測量方法，其特征在于：所述數字濾波器如下所述：

式中：k：離散信號序號；x：濾波器輸入信號；y：濾波器輸出信號；N：濾波器階次；

其中濾波器階次N的選取應在遵循以下兩個規則的前提下盡量得大：

1)濾波引入的時間延遲不能大于轉速測量周期；

2)不能影響電機在最高速旋轉時的正交編碼脈沖解碼。

3.如權利要求1所述對機械振動具有魯棒性的電機轉速測量方法，其特征在于：可編程邏輯控制器與數字信號處理器相結合的硬件結構和數字信號處理器中的頻率周期法測速軟件控制流程，通過在可編程邏輯控制器中添加數字濾波器、方向信號鑒別器以及鎖存器使能控制邏輯，阻止假脈沖信號觸發計時脈沖計數器與碼盤脈沖計數器的計數值鎖存，消除角度位置量化誤差對頻率周期法測速的影響，實現對機械振動具有魯棒性的電機轉速測量。