[發(fā)明專利]一種獲取電機(jī)低轉(zhuǎn)速角速度的方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611196217.X
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN108226560A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐耀飛
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州海康威視數(shù)字技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: G01P3/00
• 分類號: G01P3/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 祁獻(xiàn)民

本發(fā)明的實(shí)施例公開一種獲取電機(jī)低轉(zhuǎn)速角速度的方法及裝置，涉及電機(jī)低速測速技術(shù)，能夠提升低轉(zhuǎn)速下的角速度測量精度。方法包括：在當(dāng)前速度采樣周期結(jié)束時(shí)，獲取當(dāng)前編碼器脈沖累計(jì)計(jì)數(shù)值以及當(dāng)前高頻脈沖累計(jì)計(jì)數(shù)值，所述高頻脈沖依據(jù)預(yù)先設(shè)置的系統(tǒng)信號變換得到；判斷獲取的當(dāng)前編碼器脈沖累計(jì)計(jì)數(shù)值與上一速度采樣周期的編碼器脈沖累計(jì)計(jì)數(shù)值是否相同，若判斷結(jié)果為是則依據(jù)獲取的當(dāng)前高頻脈沖累計(jì)計(jì)數(shù)值、上一速度采樣周期的高頻脈沖累計(jì)計(jì)數(shù)值以及上一速度采樣周期的角速度值計(jì)算所述當(dāng)前速度采樣周期的角速度。本發(fā)明適用于基于增強(qiáng)型M/T法實(shí)現(xiàn)電機(jī)在極低轉(zhuǎn)速下的角速度測量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)低速測速技術(shù)，尤其涉及一種獲取電機(jī)低轉(zhuǎn)速角速度的方法及裝置。

背景技術(shù)

速度測量是工控系統(tǒng)中最基本的需求之一，尤其是用于精細(xì)驅(qū)動(dòng)的電機(jī)，獲取準(zhǔn)確的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度是控制其驅(qū)動(dòng)的其他設(shè)備運(yùn)行精度的重要因素。在電機(jī)角速度測量中，目前一般采用脈沖測速法，即通過安裝在電機(jī)上用來進(jìn)行位置識別的編碼器對電機(jī)進(jìn)行測速，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，編碼器產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖波形，電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，編碼器產(chǎn)生固定的脈沖數(shù)，通過計(jì)算固定時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)，從而可以計(jì)算出電機(jī)的角速度，再根據(jù)不同應(yīng)用環(huán)境下的機(jī)械比、直徑，將角速度換算成線速度。

脈沖測速法包括：測頻率法(M法)、測周期法(T法)以及測頻率/測周期法(M/T法)，M/T法是目前應(yīng)用較為廣泛的脈沖測速法，結(jié)合有M法以及T法兩者各自的優(yōu)點(diǎn)。其中，M法是測量單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)，即在固定的定時(shí)時(shí)間T_c(以秒為單位)內(nèi)，統(tǒng)計(jì)編碼器脈沖數(shù)M₁，利用下式計(jì)算角速度：

式中，

ω為角速度；

C為常數(shù)，為電機(jī)旋轉(zhuǎn)360度時(shí)編碼器輸出的脈沖數(shù)。

M法在電機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，因測量的單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)變少，誤差變大。

T法是測量兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間，即在編碼器兩個(gè)脈沖的間隔時(shí)間T_t之內(nèi)，激活一頻率為f₀的高頻脈沖，并在間隔時(shí)間T_t內(nèi)對該高頻脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，如果計(jì)數(shù)值為M₂，利用下式計(jì)算角速度：

T法在電機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，測得的周期較小，誤差變大。

M/T法是利用在一相對固定的時(shí)間間隔內(nèi)，對編碼器的脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到M₁，同時(shí)對頻率為f₀的高頻脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到M₂，利用下式計(jì)算角速度：

在實(shí)際應(yīng)用中，M/T法可以通過定時(shí)器的捕捉功能實(shí)現(xiàn)。

圖1為現(xiàn)有M/T法測角速度的具體實(shí)現(xiàn)示意圖。參見圖1，作為時(shí)間同步的基準(zhǔn)信號(高頻脈沖)為：F_sys/128，其中，F(xiàn)_sys為預(yù)先設(shè)置的系統(tǒng)信號頻率，A相(PHASE-A)信號以及B相(PHASE-B)信號為編碼器輸出的脈沖信號，作為定時(shí)器的捕捉功能的信號，以速度環(huán)為計(jì)算角速度的周期，該方法中，在t₀時(shí)刻進(jìn)入速度環(huán)，即開始進(jìn)入角速度測試，導(dǎo)出用于對編碼器的脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)的第一定時(shí)器累計(jì)的計(jì)數(shù)值，以及，用于對高頻脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)的第二定時(shí)器累計(jì)的計(jì)數(shù)值，并清除第一定時(shí)器以及第二定時(shí)器的捕獲標(biāo)志，同時(shí)使能第一定時(shí)器邊沿觸發(fā)中斷；在t₁時(shí)刻(t₀時(shí)刻至t₁時(shí)刻的時(shí)間段為0.5ms)，編碼器的B相信號出現(xiàn)下降沿，第一定時(shí)器進(jìn)入邊沿中斷，第一定時(shí)器和第二計(jì)時(shí)器對應(yīng)的寄存器開始分別捕捉相應(yīng)脈沖，通過中斷函數(shù)，可以讀取捕捉值，在該速度環(huán)對應(yīng)的時(shí)間內(nèi)，禁止第一定時(shí)器的邊沿中斷。