[發(fā)明專利]一種電機速度計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210224259.5
• 申請日: 2012-07-02
• 公開（公告）號: CN102707083A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐紹龍;馮江華;劉可安;倪大成;劉良杰;董平;邱岳峰
• 申請（專利權(quán)）人: 株洲南車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: G01P3/481
• 分類號: G01P3/481
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所 43008
• 代理人: 趙洪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電機的控制方法，尤其是涉及一種多功能模塊化電機的速度計算方法。

背景技術(shù)

目前主流的速度傳感器都是脈沖式的，即用一組脈沖來表征當(dāng)前的轉(zhuǎn)動速度和方向，使用者需計算脈沖的頻率與相位關(guān)系，以得出實際的速度和方向。對于目前的多數(shù)控制器而言，速度信號是重要的關(guān)鍵參數(shù)，只要有短時間的不準(zhǔn)確就會引發(fā)重大故障。而在實際應(yīng)用過程中，速度信號往往易受干擾，并且有多變性，這就要求它的采集處理方法必須具備實時性、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和抗干擾性。

現(xiàn)有的計算方法是使用處理器的脈沖捕捉模塊來接收信號，并通過中斷的形式計算脈沖的周期，再輔以濾波、計算等處理手段而最終得出速度值，不具備方向判定和占空比計算功能。由于現(xiàn)有技術(shù)使用處理器和軟件語言來實現(xiàn)，計算的穩(wěn)定和實時性要靠處理器的性能和軟件語言的優(yōu)化程度來保證，存在風(fēng)險。由于現(xiàn)有技術(shù)使用處理器的中斷方式進行計算，當(dāng)脈沖頻率較高時，會使處理器頻繁的響應(yīng)中斷，從而占用大量的處理器資源，甚至使其陷于癱瘓。由于現(xiàn)有技術(shù)使用處理器的捕捉模塊進行脈沖的接收，所以受限于處理器本身的硬件資源，當(dāng)輸入脈沖個數(shù)較多時，系統(tǒng)將需要多片處理器協(xié)作才能完成所有輸入脈沖的接收，這一方面大大增加了成本，另一方面也使這些速度采樣值的同步性受到了損失。同時，現(xiàn)有技術(shù)還不具備速度方向判定功能，不具備零速判定功能，不具備脈沖占空比計算功能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種電機速度計算方法，該方法解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的實時性、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性不高，不適用于多路輸入信號處理和并行運算功能的技術(shù)問題。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體提供了一種電機速度計算方法的技術(shù)實現(xiàn)方案，該方法具體包括以下步驟：

S10：將來自電機的速度傳感器輸出的一組速度脈沖信號脈沖輸入A和脈沖輸入B進行低通濾波處理；

S11：將經(jīng)過濾波處理的脈沖輸入A和脈沖輸入B各分兩路輸出，其中一路經(jīng)過處理的脈沖輸入A和脈沖輸入B進行脈沖選擇處理，另外一路經(jīng)過處理的脈沖輸入A和脈沖輸入B進行方向判定處理；

S12：經(jīng)過處理的脈沖輸入A和脈沖輸入B進行方向判定處理時，根據(jù)脈沖輸入A和脈沖輸入B的相位差判斷出當(dāng)前的速度方向，并將方向信號進行輸出；經(jīng)過處理的脈沖輸入A和脈沖輸入B進行脈沖選擇處理時，從脈沖輸入A和脈沖輸入B兩個脈沖中選擇出一個適合計算的脈沖輸入信號分三路分別輸出，一路脈沖輸入信號進行頻率計算處理，一路脈沖輸入信號進行零速判定處理，一路脈沖輸入信號進行占空比計算處理；

S13：一路脈沖輸入信號進行零速判定處理，在判定當(dāng)前的速度傳感器無輸出脈沖時，輸出零速標(biāo)識信號；一路脈沖輸入信號進行頻率計算處理時，計算并輸出脈沖頻率信號；一路脈沖輸入信號進行占空比計算處理時，計算并輸出當(dāng)前脈沖的占空比信號。

作為本發(fā)明一種電機速度計算方法技術(shù)方案的進一步改進，電機速度計算方法基于FPGA運行，脈沖輸入A和脈沖輸入B從所述FPGA的IO管腳輸入，低通濾波處理在FPGA的內(nèi)部進行。

作為本發(fā)明一種電機速度計算方法技術(shù)方案的進一步改進，經(jīng)過低通濾波處理的脈沖輸入A和脈沖輸入B進行脈沖選擇處理，脈沖選擇處理按照以下規(guī)則選擇出一個適合計算的脈沖輸入信號分三路輸出，分別進行頻率計算處理、零速判定處理和占空比計算處理：

當(dāng)脈沖輸入A和脈沖輸入B同時存在時，輸出脈沖輸入A；

當(dāng)脈沖輸入A正常，脈沖輸入B丟失時，輸出脈沖輸入A；

當(dāng)脈沖輸入B正常，脈沖輸入A丟失時，輸出脈沖輸入B。

作為本發(fā)明一種電機速度計算方法技術(shù)方案的進一步改進，經(jīng)過處理的脈沖輸入A和脈沖輸入B進行方向判定處理時，根據(jù)脈沖輸入A和脈沖輸入B的相位差判斷出當(dāng)前的速度方向的過程進一步包括以下步驟：

S121：在輸入系統(tǒng)時鐘的上升沿判斷脈沖輸入A是否在上個系統(tǒng)時鐘周期內(nèi)出現(xiàn)了上升沿，若是則合成脈沖輸出轉(zhuǎn)為高電平；若脈沖輸入B在上個系統(tǒng)時鐘周期內(nèi)出現(xiàn)了上升沿，則合成脈沖輸出轉(zhuǎn)為低電平；

S122：計算合成脈沖輸出的高電平時間，并計算脈沖輸入A的周期，將脈沖輸入A的周期縮小一半后再與合成脈沖輸出的高電平時間進行比較，若脈沖輸入A周期的一半小于合成脈沖輸出的高電平時間，則說明合成脈沖輸出的占空比大于50%，則輸出A轉(zhuǎn)向信號；若脈沖輸入A周期的一半大于合成脈沖輸出的高電平時間，則輸出B轉(zhuǎn)向信號。