[发明专利]基于FPGA的伺服电机实时转速检测模块

权利要求书

1.一种伺服电机的实时转速检测模块，其特征在于，包括：

信号预处理单元，其与光电编码器相连以接收所述光电编码器发出的信号，并输出对应于所述光电编码器发出的所述信号的伺服电机的转角和时间；

数据拟合单元，其接收所述信号预处理单元输出的所述转角和所述时间，并对所述转角关于所述时间进行多项式拟合以获得所述伺服电机的转速。

2.如权利要求1所述的伺服电机的实时转速检测模块，其中所述信号预处理单元和所述数据拟合单元皆在FPGA芯片上构造。

3.如权利要求1或2所述的伺服电机的实时转速检测模块，其中所述多项式拟合采用n阶多项式：y＝f(t)＝p_ntⁿ+p_n-1t^n-1+L+p₁t+p₀；其中，y是所述转角，t是所述时间，p₀、p₁、…、p_n是所述n阶多项式的参数。

4.如权利要求3所述的伺服电机的实时转速检测模块，其中所述数据拟合单元采用最小二乘法获得所述n阶多项式的所述参数。

5.如权利要求4所述的伺服电机的实时转速检测模块，其中所述光电编码器是增量式光电编码器。

6.如权利要求5所述的伺服电机的实时转速检测模块，其中所述信号预处理单元对来自所述光电编码器的所述信号进行预处理，所述预处理包括对所述信号滤波和倍频。

7.如权利要求6所述的伺服电机的实时转速检测模块，其中所述光电编码器输出的所述信号是差分信号，所述信号预处理单元通过差分信号转换芯片连接到所述光电编码器，所述差分信号转换芯片把所述光电编码器输出的所述差分信号转换成单端信号以输入所述信号预处理单元。

8.如权利要求7所述的伺服电机的实时转速检测模块，其中所述数据拟合单元进行所述多项式拟合时，采用动态拟合点选取方法，所述动态拟合点选取方法为：

1).如果所述信号预处理单元在一个伺服周期内接收到所述光电编码器发出的信号，则把所述伺服周期内距离所述伺服周期的中断时刻最近的信号作为新拟合点，把对应于所述信号的所述伺服电机的转角和时间作为所述新拟合点的数据；

2).所述数据拟合单元确认所述新拟合点后，将其与之前的m-1个拟合点的所述数据进行所述多项式拟合，获得所述n阶多项式的所述参数，计算所述伺服电机在所述中断时刻的转速，所述m与所述n的关系为m＞n+1；

3).如果所述信号预处理单元在所述伺服电机的一个伺服周期内未接收到所述光电编码器发出的信号，则采用所述数据拟合单元对所述伺服周期的上一个伺服周期进行所述多项式拟合得到的所述n阶多项式的所述参数，计算所述伺服电机在所述中断时刻的转速。

9.如权利要求8所述的伺服电机的实时转速检测模块，其中所述n＝2，所述m＝7。