[发明专利]一种基于光电脉冲编码器的速度获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种速度获取方法，具体的说是一种应用于伺服系统的基于光电脉冲编码器的速度获取方法。

背景技术

位置和速度信号的测量是伺服系统的关键技术，信号的测量品质决定了伺服系统性能的优劣。

电机转速是通过检测与电机同轴连接的光电脉冲编码器输出的脉冲数间接得到，根据检测到的光电脉冲编码器脉冲的频率和脉冲的时序计算电机的转速和判断电机转动的方向。

实现电机转速测量的方法主要有：测周期法（T法）、测频率法（M法）、频率周期自适应法（M/T法）。

采用T法测量电机转速，是通过检测光电脉冲编码器产生的两个相邻脉冲之间的时间差来计算电机转速。此方法会产生±1个基准时钟的误差，T法适用于低速测量。

采用M法测量电机转速，是通过检测某一段时间内光电脉冲编码器产生的脉冲数量来计算电机转速，此方法会产生±1个被测光电脉冲编码器的脉冲周期的误差，M法适用于高速测量。

采用M/T法测量电机转速，通过将M法和T法两种测速方法结合，对电机的转速进行测量，提高测速的精度。

以上所述的M/T测速方法，在实际应用中有局限性，在测量电机转速时，提高采样时间 ，可以提高响应速度，同时会降低测速精度；减小采样时间，可以提高测速精度，同时降低响应速度，因此采用M/T测速法测量电机转速，在测量精度和响应速度之间存在着矛盾。

为了既能保持M/T测速法的测速精度，又能加快测速的动态响应速度，减小动态测速误差，开发一种适用于光电脉冲编码器的测速方法具有重要的理论意义和实用价值。

发明内容

本发明的目的在于提出一种既能保持M/T测速法的测速精度，又可以提高动态响应速度、减小动态测量误差的基于光电脉冲编码器的速度获取方法。

为了达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于光电脉冲编码器的速度获取方法，其特征在于程序步骤如下：

(1)，测试电机转速，将M/T测速法的采样周期时间等分成N份，等分后的采样周期时间记为，其计算式为：

式中，N是M/T测速法中采样周期时间的等分个数；

(2)，将步骤(1)所述的等分后的采样周期时间依次排序，记为，i = 1，2，3…n；

(3)，在排序后的采样周期时间内，按照M/T测速法记录光电脉冲编码器的脉冲个数，记为，i=1，2，3…n ；在排序后的采样周期时间内，按照M/T测速法记录高频时钟脉冲的个数，记为，i=1，2，3…n；

(4)，在各排序后的采样周期时间内，对前N个采样周期时间内记录的光电脉冲编码器的脉冲个数求和，记为，其计算式为：

；

在各排序后的采样周期时间内，对前N个采样周期时间内记录的高频时钟脉冲个数求和，记为，其计算式为：

；

(5)，根据步骤(4)得到的前N个采样周期时间内的光电脉冲编码器的脉冲个数相加之和、前N个采样周期内的高频时钟脉冲个数相加之和，计算电机速度，记为，其计算式为：

式中，Z为光电脉冲编码器每转发出的脉冲数，为高频时钟脉冲的频率。

本发明的一种基于光电脉冲编码器的速度获取方法与现有技术相比，具有如下实质性特点和显著优点：

1.本发明测速方法中在测量电机转速时的速度刷新时间比现有的M/T测速方法中的速度刷新时间短，动态响应速度快；

2.本发明测速方法中在测量电机转速时的动态测量误差比现有的M/T测速方法中的动态测量误差小，当电机的加速度越大，其动态测量误差越小，测量电机转速的精度越高。

附图说明

图1是实施例应用的一种基于光电脉冲编码器的速度获取系统的结构示意图；

图2是本发明的一种基于光电脉冲编码器的速度获取方法的流程图；

图3是本发明方法与现有的M/T测速法对电机测速时的速度刷新时间对比实验图；

图4是本发明方法与现有的M/T测速法对电机测速时的动态测量误差对比实验图；

图4(a)示出了被测电机在加速度a=60转/s²时，本发明的测速方法与M/T测速方法对电机进行测速时产生的动态测量误差的对比实验图；

图4(b)示出了被测电机在加速度a=180转/s²时，本发明的测速方法与M/T测速方法对电机进行测速时产生的动态测量误差的对比实验图。