速和位置采樣

1、永磁同步電機(jī)控制理論3速度和位置采樣PART RESOLVER AD2S1210/AD2S1205解碼PART ABZPART SinCosPART 13131.速度和位置采樣編碼器如以信號(hào)原理來分，有增量型編碼器，絕對(duì)型編碼器。一般伺服用增量式編碼器，注塑機(jī)用旋編，電梯用正余弦編碼器。增量型編碼器(旋轉(zhuǎn)型)工作原理：由一個(gè)中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取，獲得四組正弦波信號(hào)組合成A、B、C、D，每個(gè)正弦波相差90度相位差（相對(duì)于一個(gè)周波為360度），將C、D信號(hào)反向，迭加在A、B兩相上，可增強(qiáng)穩(wěn)定信號(hào)；另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)Z相脈沖以代表零位參考位。由于A、B兩相

2、相差90度，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。增量式編碼器的問題：增量型編碼器存在零點(diǎn)累計(jì)誤差，抗干擾較差，接收設(shè)備的停機(jī)需斷電記憶，開機(jī)應(yīng)找零或參考位等問題，這些問題如選用絕對(duì)型編碼器可以解決。增量型編碼器的一般應(yīng)用：測速，測轉(zhuǎn)動(dòng)方向，測移動(dòng)角度、距離(相對(duì))。絕對(duì)型編碼器(旋轉(zhuǎn)型)：絕對(duì)編碼器光碼盤上有許多道光通道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16 線編排，這樣，在編碼器的每一個(gè)位置，通過讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進(jìn)制編碼(格雷碼)，這就稱為n位絕對(duì)編碼器。這樣的編碼器是由光電

3、碼盤的機(jī)械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。絕對(duì)編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置是唯一的，它無需記憶，無需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要知道位置，什么時(shí)候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，也稱解析分度、或直接稱多少線，一般在每轉(zhuǎn)分度510000線。電機(jī)的極數(shù)必須小于所裝編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)。3.1.增量式光電編碼器增量式2500線光電編碼器，輸出的Z脈沖必定在U相信號(hào)的上升沿或者下降沿，由電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向確定。在伺服設(shè)計(jì)前，應(yīng)確定電機(jī)旋轉(zhuǎn)的正方向。規(guī)定電機(jī)軸向看逆時(shí)鐘旋轉(zhuǎn)為正向，順時(shí)鐘旋轉(zhuǎn)為反向，光電編

4、碼器在電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)脈沖計(jì)數(shù)寄存器(EvaRegs.T2CNT)加計(jì)數(shù)，電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)減計(jì)數(shù)。光電編碼器在系統(tǒng)啟動(dòng)并第一次到達(dá)Z脈沖前處于定位過程，若正轉(zhuǎn)啟動(dòng)，脈沖計(jì)數(shù)寄存器(EvaRegs.T2CNT)從零開始計(jì)數(shù)直到Z脈沖到來；若反轉(zhuǎn)啟動(dòng)，脈沖計(jì)數(shù)寄存器(EvaRegs.T2CNT)從周期寄存器(EvaRegs.T2PR)的初始化值開始減計(jì)數(shù)直到Z脈沖到來。所使用編碼器的極數(shù)跟電機(jī)的極數(shù)應(yīng)相同，否則UVW信號(hào)無法用。如果使用的為8極電機(jī)，編碼器也應(yīng)為8極，電機(jī)旋轉(zhuǎn)360機(jī)械角度輸出U、V、W脈沖各為4個(gè)。正轉(zhuǎn)時(shí)，Z脈沖出現(xiàn)在U相脈沖的上升沿；反轉(zhuǎn)時(shí)，Z脈沖出現(xiàn)在U相脈沖的下降沿。脈沖計(jì)數(shù)寄存器(E

5、vaRegs.T2CNT)的數(shù)據(jù)增加，表明正轉(zhuǎn)(軸向看逆時(shí)鐘)，通用定時(shí)器A的位(EvaRegs.GPTC)為1，表明遞增計(jì)數(shù)；脈沖計(jì)數(shù)寄存器(EvaRegs.T2CNT)的數(shù)據(jù)減少，表明反轉(zhuǎn)(軸向看順時(shí)鐘)，通用定時(shí)器A的位()為0，表明遞減計(jì)數(shù)。3.2.M法(脈沖直接記數(shù)法)(編碼器速度計(jì)算)M法固定時(shí)間內(nèi)測量轉(zhuǎn)子所經(jīng)過的距離(編碼器脈沖數(shù))。在一定時(shí)間內(nèi)測取編碼器產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)，計(jì)算這段時(shí)間內(nèi)的平均速度，定義編碼器脈沖頻率，又稱測頻法。電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈共產(chǎn)生Z個(gè)脈沖(Z=倍頻系數(shù)*編碼器碼盤孔數(shù)或光柵數(shù))，把除以Z就得到電機(jī)轉(zhuǎn)速。若單位為秒(s)，則的單位為轉(zhuǎn)/分(r/min)。.M法記錄時(shí)

6、間內(nèi)旋轉(zhuǎn)編碼器PLG發(fā)出的脈沖數(shù)，根據(jù)rpm單位計(jì)算轉(zhuǎn)速：(3.1)M法測速適用于高速，因?yàn)榈退贂r(shí)比較小，誤差大。M法在低速測速誤差顯著增加。編碼器2500線(四倍頻)，載波8KHz，速度采樣周期8/8000，速度計(jì)算系數(shù)。注意，速度采樣時(shí)間間隔必須準(zhǔn)確，下溢中斷優(yōu)先級(jí)應(yīng)較高。3.3.T法(脈沖時(shí)間記數(shù)法)T法測量經(jīng)過固定的距離(高頻脈沖數(shù))所需要的時(shí)間。在編碼器產(chǎn)生的相鄰兩個(gè)脈沖信號(hào)的間隔時(shí)間內(nèi)，用一個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì)已知頻率為的高頻時(shí)鐘脈沖(DSP的CPU時(shí)鐘)進(jìn)行記數(shù)，確定編碼器產(chǎn)生的相鄰兩個(gè)脈沖信號(hào)的間隔時(shí)間，來計(jì)算轉(zhuǎn)速。這里的測速時(shí)間是編碼器輸出脈沖的周期，又稱周期法。準(zhǔn)確的測速時(shí)間是用所得

7、到的高頻脈沖個(gè)數(shù)來計(jì)算的，。.T法記錄編碼器一個(gè)脈沖周期的高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)，為高頻脈沖頻率，轉(zhuǎn)速計(jì)算：(3.2)T法測速適用于低速段，是因?yàn)楦咚贂r(shí)小，量化誤差大。T法在高速測速誤差顯著增加。編碼器2500線，采用捕獲編碼器脈沖連續(xù)兩個(gè)沿(上升沿和下降沿)作為每次速度計(jì)算周期，CPU高頻時(shí)鐘脈沖128分頻，速度計(jì)算系數(shù)。這樣可以防止計(jì)數(shù)器溢出，速度正負(fù)由編碼器QEP計(jì)數(shù)脈沖判斷。3.4.M/T法(脈沖時(shí)間混合記數(shù)法)(編碼器速度計(jì)算)對(duì)伺服系統(tǒng)的位置控制來講，若采用M/T法進(jìn)行速度計(jì)算，則控制精度可以大大提高。M/T法既檢測時(shí)間內(nèi)編碼器輸出的脈沖個(gè)數(shù)，又檢測時(shí)間內(nèi)的高頻時(shí)鐘脈沖(DSP的CPU時(shí)

8、鐘)個(gè)數(shù)，來計(jì)算轉(zhuǎn)速，應(yīng)保證高頻時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)器與編碼器輸出脈沖計(jì)數(shù)器同時(shí)開啟與關(guān)閉，以減小誤差。設(shè)高頻時(shí)鐘脈沖頻率為，則準(zhǔn)確的測速時(shí)間為。.M/T法轉(zhuǎn)速計(jì)算：(3.3)實(shí)現(xiàn)時(shí)要考慮兩個(gè)計(jì)數(shù)器同時(shí)開啟和關(guān)閉。一般采用T法和M法交替測速方式(滯環(huán)帶內(nèi)測速方式不變)，可以節(jié)省一個(gè)DSP計(jì)數(shù)寄存器。大于40rpm采用M法，小于30rpm采用T法?？梢圆捎脤?duì)拖實(shí)驗(yàn)確定分界速度點(diǎn)。3.5.分辨率轉(zhuǎn)速由變到時(shí)的分辨率定義為轉(zhuǎn)/分，越小，測速裝置的分辯能力越強(qiáng)，系統(tǒng)控制精度越高。測速精度定義為測量值與實(shí)際值的相對(duì)誤差，測量誤差越小，測速精度越高，系統(tǒng)控制精度越高；的大小取決于測速元件的制造精度和測速方法。M法中，記數(shù)值由到，可計(jì)算分辨率和測