[发明专利]一种无刷直流电机超低转速的测速方法及工具

说明书

本发明公开一种无刷直流电机超低转速的测速方法及工具，涉及电机测速技术领域，包括：在电机启动时，检测电机所在象限，控制电机达到目标转速，在下一个控制周期，利用位置差计算电机初转速；在控制周期小于一个光电编码器的脉冲周期时，利用光电编码器变化的上升沿作为高频计数器的开始时间，直到下一个上升沿来时停止计数，根据上个周期计算的转速和位置计算转子当前位置；根据上一周期电机转速和上上周期的电机转速计算上一刻加转速，根据位置差和上一刻加转速计算电机当前转速；利用电机当前转速和上一时刻转速计算当前加转速，根据当前加转速判断电机转速计算结果是否合理。本发明可以对单、双向运行的无刷直流电机进行准确测速。

技术领域

本发明涉及电机测速技术领域，具体的说是一种无刷直流电机超低转速的测速方法及工具。

背景技术

工程上经常使用直流无刷电机来作为机构的驱动源，通过控制直流无刷电机的正反转向和转速位置达到机构的要求，直流无刷电机具有快速响应，精度高，效率高等优点，其中，传统的测速方法有：M测速法，T测速法和M/T测速法。M测速法是在相等的时间间隔内，通过在相同的时间T间隔内计算传感器输出的脉冲个数来算出转速，通常用于中高速测速；T法测速：通过测量传感器发出的相邻两个脉冲之间的T来算出转速；因为相邻两个脉冲对应轮子上的物理距离N是确定的，通常用于低速测速；M/T测速法在高速时相当于M测速法，在低速时相当于T测速法，但是在工程上过低的转速会延长电机控制周期，使电机动态性能变差。

在工程中，电机转子位置检测有旋转变压器、光电编码器(增量式和绝对式)、霍尔位置传感器等，其中，光电编码器因使用方便，性价比高等优点得到了广泛的应用，但是位置测量的精度随着编码器分辨率的提高而提高，超过编码器分辨率就不能稳定采集电机的位置信息，假定设定2500线编码器(4倍频为10000)，控制频率为1ms，根据T测速法能测定到最低转速为：

如果设定的转速低于6rpm，这时在一个控制周期可能采不到一个完整的脉冲，因此根据算法，会认为当前的转速为0，这会造成控制的不稳定。

针对这种情况，可以从硬件方面改进，增加编码器的分辨率，但这会增加成本，也可以从延长控制周期来采集到一个以上的脉冲，但是这样会造成控制系统响应慢，动态性能差。

发明内容

本发明针对目前技术发展的需求和不足之处，提供一种无刷直流电机超低转速的测速方法及工具，以对单、双向运行的无刷直流电机进行测速，并兼具测速的准确性，快速性和抗干扰性。

首先，本发明的一种无刷直流电机超低转速的测速方法，解决上述技术问题采用的技术方案如下：

一种无刷直流电机超低转速的测速方法，其测速过程包括：

步骤S1、在电机启动的第一个控制周期，检测电机所在的象限；获取电机的目标转速，进行电机控制，在电机启动的第二个控制周期，利用初始位置和第二个控制周期采集到的电机位置P₀进行转速计算，获得电机初转速n₀；

步骤S2、在控制周期T0小于一个光电编码器的脉冲周期T1的情况下，在一个脉冲信号上升沿启动一个高频计数器，在控制周期T0内读取高频计数器的数值M，把控制周期T0的时间认定为计数器当前的时间，根据上个周期计算的转速n_last和位置P_last来计算当前转子的位置P_now，具体公式如下：

P_now＝P_last+n_last×T0；

步骤S3、根据上一周期电机转速n_last和上上周期的电机转速n_llast计算电机上一刻加转速a_last，根据位置差ΔP和加转速a_last计算电机当前转速n_now，具体公式如下：