[发明专利]一种对电机转速进行测量的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，涉及旋转电机转速控制系统中电机转速的检测方法和检测装置，具体涉及使用增量式光电码盘作为传感器的电机转速控制系统。

背景技术

电机转速控制系统中，转速的测量对于转速反馈控制是至关重要的。为了寻求测量精度与系统成本之间的平衡，增量式光电码盘被广泛采用。在使用增量式光电码盘作为传感器的转速测量方法中，常用的有频率法、周期法和频率周期法。频率法通过计取固定测量周期内增量式光电码盘的输出脉冲来测量转速，它的特点是高速时测量精度较高，低速时测量精度随转速的降低迅速下降；周期法通过测量增量式光电码盘相邻输出脉冲的时间间隔来测量转速，它的特点是低速时测量精度较高，高速时测量精度随转速的上升迅速下降。频率周期法结合了频率法和周期法的优点，同时使用增量式光电码盘输出脉冲和计时脉冲进行测速，能够在较宽的转速范围内提供精度很高的转速值，是现在被广泛采用的转速测量方法。

频率周期法的关键是确保计时脉冲计数器的启停与增量式光电码盘输出脉冲信号同步，这势必要用到计数器、锁存器、数据计算等功能，通常采用逻辑功能强大的可编程逻辑控制器(CPLD)与运算功能强大的数字信号处理器(DSP)相结合的方式实现。图1、图2给出了现有技术中一种使用可编程逻辑控制器(CPLD)与数字信号处理器(DSP)相结合的方式实现频率周期法测量电机转速的技术方案。

图1表示现有技术使用可编程逻辑控制器2与数字信号处理器3相结合的方式实现频率周期法测量电机转速的硬件技术方案。图1中增量式光电码盘1输出反映电机转角信息的正交编码脉冲A、B信号；此正交编码脉冲信号作为可编程逻辑控制器2的输入，进入可编程逻辑控制器2中的正交编码脉冲整形逻辑单元13整形后输出形状规则的正交编码脉冲信号；整形后的正交编码脉冲信号作为输入进入正交编码脉冲解码逻辑单元12解码后输出脉冲信号和方向信号；解码后的脉冲信号和方向信号作为输入进入码盘脉冲计数器11进行计数；由命令解码逻辑单元7控制脉冲数锁存器9对码盘脉冲计数器11计数值的锁存。图1中固定频率的计时脉冲作为可编程逻辑控制器2的输入，进入可编程逻辑控制器2中的计时脉冲计数器10进行计数；由命令解码逻辑单元7控制计时值锁存器8对计时脉冲计数器10计数值的锁存。计时值锁存器8和脉冲数锁存器9的锁存状态输出作为输入进入命令与状态寄存器6进行存储。图1中数字信号处理器3与可编程逻辑控制器2之间通过数据地址总线4连接；可编程逻辑控制器2中的读写逻辑单元5对数据地址总线4进行控制，实现数字信号处理器3对可编程逻辑控制器2中的命令与状态寄存器6、计时值锁存器8和脉冲数锁存器9的读写；命令与状态寄存器6中的命令信号作为输入进入命令解码逻辑单元7输出命令解码后的控制信号；命令解码后的控制信号实现对计时值锁存器8、脉冲数锁存器9、计时脉冲计数器10和码盘脉冲计数器11的控制。图1中数字信号处理器根据频率周期法测速时序实现转速检测算法的控制逻辑。

图2是表示现有技术图1中数字信号处理器3的控制时序。图2中T_S是转速测量周期，0时刻是每一个转速测量周期的起始时刻，P时刻是每一个转速测量周期的中点时刻，C_p1是0时刻后第一个增量式光电码盘输出脉冲到来瞬间的码盘脉冲计数器的计数值，C_g1是0时刻后第一个增量式光电码盘输出脉冲到来瞬间的计时脉冲计数器的计数值，C_p2是P时刻后第一个增量式光电码盘输出脉冲到来瞬间的码盘脉冲计数器的计数值，C_g2是P时刻后第一个增量式光电码盘输出脉冲到来瞬间的计时脉冲计数器的计数值。此现有技术方案通过锁存0时刻与P时刻后，第一个增量式光电码盘输出脉冲到来瞬间的码盘脉冲计数器的计数值与计时脉冲计数器的计数值来实现计时脉冲计数器的启停与增量式光电码盘输出脉冲的同步。

但现有频率周期法及图1、图2所示的技术方案没有考虑机械振动对转速测量的影响，具体分析如下：