[發明專利]一種四路并行采樣的T法電機測速方法

在審

• 申請號: 201610078426.8
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN105738642A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 王爽;孫承波;付俊永;馮堅棟
• 申請（專利權）人: 上海新源工業控制技術有限公司;上海大學
• 主分類號: G01P3/36
• 分類號: G01P3/36
• 代理公司: 上海三方專利事務所 31127
• 代理人: 吳瑋;單大義

[技術領域]

本發明涉及電機測速技術領域，具體是一種應用于伺服系統的增量式光電編碼器的低速運行時轉速獲取方法。

[背景技術]

伺服電機低速運行的性能是伺服驅動器性能指標之一，低速運行時轉速反饋數據的準確性以及快速性影響伺服系統的控制性能。

電機轉速是通過檢測與電機同軸連接的增量式光電編碼器輸出的脈沖數間接得到，根據檢測到的增量式光電編碼器脈沖的頻率和脈沖的時序計算電機的轉速和判斷電機轉動的方向。

電機轉速測量的方法主要有：測周期法(T法)、測頻率法(M法)、頻率周期自適應法(M/T法)。

采用T法測量電機轉速，是通過檢測增量式光電編碼器產生的兩個相鄰脈沖之間的時間差來計算電機轉速。此方法會產生±1個基準時鐘的誤差，T法適用于低速測量。

采用M法測量電機轉速，是通過檢測某一段時間內增量式光電編碼器產生的脈沖數量來計算電機轉速，此方法會產生±1個被測增量式光電編碼器的脈沖周期的誤差，M法適用于高速測量。

采用M/T法測量電機轉速，通過將M法和T法兩種測速方法結合，對電機的轉速進行測量，提高測速的精度。

以上所述的T法測速方法，在實際應用中有局限性。電機在低速運行時采用測周期法(T法)是通過檢測增量式光電編碼器產生的兩個相鄰脈沖之間的時間差來計算電機轉速。為了保證轉速的高更新速率，一般將增量式光電編碼器的輸出信號四倍頻。由于制造工藝的因素，增量式光電編碼器輸出的A相、B相存在沒有相互正交的情況，使得輸出的方波信號發生相位偏移，導致四倍頻后的信號兩個相鄰脈沖之間的距離發生偏差會降低測速精度。

為了保持T法測速的動態響應速度的同時提高測速精度，減小動態測速誤差，開發一種適用于增量式光電編碼器的T法測速的高精度測量方法具有重要的理論意義和實用價值。

[發明內容]

本發明的目的在于克服增量式光電編碼器制造技術存在的缺陷而導致A相與B相之間的相位偏移而引起計數區間不等的情況，提出電機低轉速運行時的測速方法，一種既能保持T法測速的動態響應速度，又能提高測速精度，減小動態測速誤差的低轉速測量方法。

為實現上述目的，提供一種四路并行采樣的T法電機測速方法，包括電機、與電機同軸連接的增量式光電編碼器，所述的測速方法為：

1)增量式光電編碼器輸出A相、B相的方波信號輸入信號處理控制器，設定四個定時器的觸發信號分別為：A相上升沿、A相下降沿、B相上升沿、B相下降沿；

2)當步驟1)結束并有觸發信號時，定時器開始對周期為T高頻時鐘脈沖信號計數；

3)當定時器再次遇到相同的A、B相變化沿時，記下高頻時鐘脈沖信號的個數，記為M，同時將計數器清零并開始下個計數周期；

4)根據步驟3)得到的高頻時鐘脈沖信號的個數M來計算電機速度，記為n，其計算式為：式中：Z為增量式光電編碼器的線數，M為高頻時鐘脈沖信號的個數，T為周期；

5)根據步驟4)得到的電機速度，在每次定時器對高頻時鐘脈沖信號計數結束時更新轉速，由此完成對電機的測速。

所述的電機與DSP控制器連接并由DSP控制器控制電機轉速，所述的電機包括信號處理控制器，所述的信號處理控制器連接增量式光電編碼器，增量式光電編碼器發出A相和B相信號的方波信號，A、B相信號的方波信號的不同邊沿分別觸發信號處理控制器內的四個定時器對高頻時鐘脈沖進行計數，直到定時器再次檢測到相同相且相同邊沿的信號時將定時器清零重復上述計時過程，在定時器清零之前將高頻時鐘脈沖個數，存入寄存器中用來計算電機轉速，信號處理控制器將計算的電機的轉速信號反饋到DSP控制器，DSP控制器再對電機控制，同時信號處理控制器將計算的電機的轉速信號傳輸給PC機，實現對電機轉速實時監控。

本發明的一種四路并行采樣的T法測速方法與現有技術相比，具有如下實質性特點和顯著優點：

1.本發明測速方法在測量電機低轉速時的測速精度比現有的T法測速方法高，動態測速誤差低；

2.本發明測速方法在測量電機低轉速時比現有的T法測速方法的動態響應速度高，轉速更新速率為現有的T法測速方法的四倍。

[附圖說明]

圖1是本發明實施例中應用的一種基于增量式光電編碼器的速度獲取系統的結構示意圖；

圖2是本發明實施例的一種四路并行采樣的T法測速方法轉速獲取的流程圖；

圖3是本發明實施例的一種四路并行采樣的T法測速方法的原理圖。