[發明專利]基于FPGA的伺服電機實時轉速檢測模塊

無效

• 申請號: 201210232589.9
• 申請日: 2012-07-05
• 公開（公告）號: CN102759633A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 熊振華;王恕;劉佳;吳建華;丁漢
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01P3/481
• 分類號: G01P3/481
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

1.一種伺服電機的實時轉速檢測模塊，其特征在于，包括：

信號預處理單元，其與光電編碼器相連以接收所述光電編碼器發出的信號，并輸出對應于所述光電編碼器發出的所述信號的伺服電機的轉角和時間；

數據擬合單元，其接收所述信號預處理單元輸出的所述轉角和所述時間，并對所述轉角關于所述時間進行多項式擬合以獲得所述伺服電機的轉速。

2.如權利要求1所述的伺服電機的實時轉速檢測模塊，其中所述信號預處理單元和所述數據擬合單元皆在FPGA芯片上構造。

3.如權利要求1或2所述的伺服電機的實時轉速檢測模塊，其中所述多項式擬合采用n階多項式：y＝f(t)＝p_ntⁿ+p_n-1t^n-1+L+p₁t+p₀；其中，y是所述轉角，t是所述時間，p₀、p₁、…、p_n是所述n階多項式的參數。

4.如權利要求3所述的伺服電機的實時轉速檢測模塊，其中所述數據擬合單元采用最小二乘法獲得所述n階多項式的所述參數。

5.如權利要求4所述的伺服電機的實時轉速檢測模塊，其中所述光電編碼器是增量式光電編碼器。

6.如權利要求5所述的伺服電機的實時轉速檢測模塊，其中所述信號預處理單元對來自所述光電編碼器的所述信號進行預處理，所述預處理包括對所述信號濾波和倍頻。

7.如權利要求6所述的伺服電機的實時轉速檢測模塊，其中所述光電編碼器輸出的所述信號是差分信號，所述信號預處理單元通過差分信號轉換芯片連接到所述光電編碼器，所述差分信號轉換芯片把所述光電編碼器輸出的所述差分信號轉換成單端信號以輸入所述信號預處理單元。

8.如權利要求7所述的伺服電機的實時轉速檢測模塊，其中所述數據擬合單元進行所述多項式擬合時，采用動態擬合點選取方法，所述動態擬合點選取方法為：

1).如果所述信號預處理單元在一個伺服周期內接收到所述光電編碼器發出的信號，則把所述伺服周期內距離所述伺服周期的中斷時刻最近的信號作為新擬合點，把對應于所述信號的所述伺服電機的轉角和時間作為所述新擬合點的數據；

2).所述數據擬合單元確認所述新擬合點后，將其與之前的m-1個擬合點的所述數據進行所述多項式擬合，獲得所述n階多項式的所述參數，計算所述伺服電機在所述中斷時刻的轉速，所述m與所述n的關系為m＞n+1；

3).如果所述信號預處理單元在所述伺服電機的一個伺服周期內未接收到所述光電編碼器發出的信號，則采用所述數據擬合單元對所述伺服周期的上一個伺服周期進行所述多項式擬合得到的所述n階多項式的所述參數，計算所述伺服電機在所述中斷時刻的轉速。

9.如權利要求8所述的伺服電機的實時轉速檢測模塊，其中所述n＝2，所述m＝7。