[发明专利]一种对电机转速进行测量的方法及装置

权利要求书

1.一种对机械振动具有鲁棒性的电机转速测量方法，其特征在于，该方法使用电机转速测量系统含有的增量式光电码盘、可编程逻辑控制器和数字信号处理器，可编程逻辑控制器包括的读写逻辑单元、命令与状态寄存器、命令解码逻辑单元、计时值锁存器、脉冲数锁存器、计时脉冲计数器、码盘脉冲计数器、正交编码脉冲解码逻辑单元、正交编码脉冲整形逻辑单元、数字滤波器、方向信号鉴别器和锁存器使能控制逻辑单元，该方法包括如下：

步骤A1：利用增量式光电码盘输出脉冲信号只在脉冲沿瞬间反应电机真实角度位置信息的特点，通过增量式光电码盘将电机转角信息转换成正交编码脉冲信号；

步骤A2：通过正交编码脉冲整形逻辑单元对正交编码脉冲信号进行施密特整形，得到形状规则的正交编码脉冲信号；

步骤A3：通过数字滤波器对形状规则的正交编码脉冲信号进行低通滤波预处理，使形状规则的正交编码脉冲信号中包含的频率高于数字滤波器截止频率的信号不能通过，从而抑制频率高于数字滤波器截止频率的假脉冲；

步骤A4：通过正交编码脉冲解码逻辑单元对低通滤波之后的正交编码脉冲进行脉冲沿提取和相位关系判断，将低通滤波之后的正交编码脉冲信号解码成脉冲信号和方向信号；

步骤A5：利用码盘脉冲计数器对脉冲信号和方向信号进行计数，得到电机转角信息；利用计时脉冲计数器对计时脉冲进行计数，得到时间信息；

步骤A6：利用方向信号鉴别器对脉冲信号中相邻脉冲的方向进行实时比较，如果脉冲信号中相邻脉冲的方向相同，则是准确反映电机转角信息的正常脉冲信号；如果脉冲信号中相邻脉冲的方向不同，则是不能准确反映电机转角信息的假脉冲信号；

步骤A7：利用锁存器使能控制逻辑单元接收方向信号鉴别器的鉴别结果，如果鉴别结果为正常脉冲信号时，打开计时值锁存器和脉冲数锁存器锁存功能，并由命令解码逻辑单元控制码盘脉冲计数器的计数值与计时脉冲计数器的计数值锁存；如果鉴别结果为假脉冲信号时，锁存器使能控制逻辑单元关闭计时值锁存器和脉冲数锁存器的锁存功能，从而阻止了假脉冲信号进入计时值锁存器和脉冲数锁存器；

步骤A8：数字信号处理器按照频率周期法测速时序通过数据地址总线对可编程逻辑控制器中的命令与状态寄存器进行命令字发送和锁存状态字读取；对计时值锁存器和脉冲数锁存器的锁存值进行读取，过程如下：当命令与状态寄存器、计时值锁存器和脉冲数锁存器中的任一个被选址信号选中时，将被选中的命令与状态寄存器的寄存空间、或计时值锁存器的锁存空间、或脉冲数锁存器的锁存空间对数据地址总线开放，接受数字信号处理器的读写；

步骤A9：数字信号处理器利用读取到的锁存状态字、脉冲数锁存器的锁存值和计时值锁存器的锁存值，使用频率周期法计算电机转速。

2.如权利要求1所述的对机械振动具有鲁棒性的电机转速测量方法，其特征在于：所述数字滤波器如下所述：

式中：k：离散信号序号；x：滤波器输入信号；y：滤波器输出信号；N：滤波器阶次；

其中滤波器阶次N的选取应在遵循以下两个规则的前提下尽量得大：

1)滤波引入的时间延迟不能大于转速测量周期；

2)不能影响电机在最高速旋转时的正交编码脉冲解码。

3.如权利要求1所述对机械振动具有鲁棒性的电机转速测量方法，其特征在于：可编程逻辑控制器与数字信号处理器相结合的硬件结构和数字信号处理器中的频率周期法测速软件控制流程，通过在可编程逻辑控制器中添加数字滤波器、方向信号鉴别器以及锁存器使能控制逻辑，阻止假脉冲信号触发计时脉冲计数器与码盘脉冲计数器的计数值锁存，消除角度位置量化误差对频率周期法测速的影响，实现对机械振动具有鲁棒性的电机转速测量。