[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

技術領域

本發明屬于電機控制技術領域，涉及旋轉電機轉速控制系統中電機轉速的檢測方法和檢測裝置，具體涉及使用增量式光電碼盤作為傳感器的電機轉速控制系統。

背景技術

電機轉速控制系統中，轉速的測量對于轉速反饋控制是至關重要的。為了尋求測量精度與系統成本之間的平衡，增量式光電碼盤被廣泛采用。在使用增量式光電碼盤作為傳感器的轉速測量方法中，常用的有頻率法、周期法和頻率周期法。頻率法通過計取固定測量周期內增量式光電碼盤的輸出脈沖來測量轉速，它的特點是高速時測量精度較高，低速時測量精度隨轉速的降低迅速下降；周期法通過測量增量式光電碼盤相鄰輸出脈沖的時間間隔來測量轉速，它的特點是低速時測量精度較高，高速時測量精度隨轉速的上升迅速下降。頻率周期法結合了頻率法和周期法的優點，同時使用增量式光電碼盤輸出脈沖和計時脈沖進行測速，能夠在較寬的轉速范圍內提供精度很高的轉速值，是現在被廣泛采用的轉速測量方法。

頻率周期法的關鍵是確保計時脈沖計數器的啟停與增量式光電碼盤輸出脈沖信號同步，這勢必要用到計數器、鎖存器、數據計算等功能，通常采用邏輯功能強大的可編程邏輯控制器(CPLD)與運算功能強大的數字信號處理器(DSP)相結合的方式實現。圖1、圖2給出了現有技術中一種使用可編程邏輯控制器(CPLD)與數字信號處理器(DSP)相結合的方式實現頻率周期法測量電機轉速的技術方案。

圖1表示現有技術使用可編程邏輯控制器2與數字信號處理器3相結合的方式實現頻率周期法測量電機轉速的硬件技術方案。圖1中增量式光電碼盤1輸出反映電機轉角信息的正交編碼脈沖A、B信號；此正交編碼脈沖信號作為可編程邏輯控制器2的輸入，進入可編程邏輯控制器2中的正交編碼脈沖整形邏輯單元13整形后輸出形狀規則的正交編碼脈沖信號；整形后的正交編碼脈沖信號作為輸入進入正交編碼脈沖解碼邏輯單元12解碼后輸出脈沖信號和方向信號；解碼后的脈沖信號和方向信號作為輸入進入碼盤脈沖計數器11進行計數；由命令解碼邏輯單元7控制脈沖數鎖存器9對碼盤脈沖計數器11計數值的鎖存。圖1中固定頻率的計時脈沖作為可編程邏輯控制器2的輸入，進入可編程邏輯控制器2中的計時脈沖計數器10進行計數；由命令解碼邏輯單元7控制計時值鎖存器8對計時脈沖計數器10計數值的鎖存。計時值鎖存器8和脈沖數鎖存器9的鎖存狀態輸出作為輸入進入命令與狀態寄存器6進行存儲。圖1中數字信號處理器3與可編程邏輯控制器2之間通過數據地址總線4連接；可編程邏輯控制器2中的讀寫邏輯單元5對數據地址總線4進行控制，實現數字信號處理器3對可編程邏輯控制器2中的命令與狀態寄存器6、計時值鎖存器8和脈沖數鎖存器9的讀寫；命令與狀態寄存器6中的命令信號作為輸入進入命令解碼邏輯單元7輸出命令解碼后的控制信號；命令解碼后的控制信號實現對計時值鎖存器8、脈沖數鎖存器9、計時脈沖計數器10和碼盤脈沖計數器11的控制。圖1中數字信號處理器根據頻率周期法測速時序實現轉速檢測算法的控制邏輯。

圖2是表示現有技術圖1中數字信號處理器3的控制時序。圖2中T_S是轉速測量周期，0時刻是每一個轉速測量周期的起始時刻，P時刻是每一個轉速測量周期的中點時刻，C_p1是0時刻后第一個增量式光電碼盤輸出脈沖到來瞬間的碼盤脈沖計數器的計數值，C_g1是0時刻后第一個增量式光電碼盤輸出脈沖到來瞬間的計時脈沖計數器的計數值，C_p2是P時刻后第一個增量式光電碼盤輸出脈沖到來瞬間的碼盤脈沖計數器的計數值，C_g2是P時刻后第一個增量式光電碼盤輸出脈沖到來瞬間的計時脈沖計數器的計數值。此現有技術方案通過鎖存0時刻與P時刻后，第一個增量式光電碼盤輸出脈沖到來瞬間的碼盤脈沖計數器的計數值與計時脈沖計數器的計數值來實現計時脈沖計數器的啟停與增量式光電碼盤輸出脈沖的同步。

但現有頻率周期法及圖1、圖2所示的技術方案沒有考慮機械振動對轉速測量的影響，具體分析如下：