CN106441375B - 一种角速度计算方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的角速度计算方法，将采集到的电机转子的角度值的数据类型转换为无符号整型，得到修正角度值，将前后两个采集时间的修正角度值的数据差的数据类型定义为有符号整形，得到有效数据差，根据所述有效数据差计算并输出的角速度。基于本发明提供的角速度计算方法及装置，避免了角度传感器由于前后两次采集得到的角度值跨越零点时导致的误差，提高了角速度的计算精度。

Description

一种角速度计算方法及装置
技术领域
本发明涉及工业自动化控制领域，更具体地，涉及一种角速度计算方法及装置。
背景技术
角度传感器，也称角位置传感器，被广泛应用于工业自动化控制领域，用于测量角位移和角速度。
目前业内利用角度传感器计算角速度的一般处理方法为：对在连续两次采集时间获取的角度值θ[t]与θ[t-1]进行差分处理，得到角度差ΔR，在两次采集时间的间隔时间T内转子的角速度ω[t]为：ω[t]＝(θ[t]-θ[t-1])/T＝ΔR/T。
角度传感器的输出信号对应的角度输出范围为[0,2π)，且0和2π对应同一个位置，所以前后两次采集的角度值跨越零点时，采用当前采集的角度值减去上一采集时间采集的角度值的差值会非常大，产生计算误差。例如：当前采集的角度值为3°，上一采集时间采集的角度值为355°，直接相减得到的角度为-352°，而实际上电机转过的角度应该为8°，存在很大的计算误差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种角速度计算方法及装置，避免了角度传感器由于前后两次采集的角度值跨越零点时导致的误差，提高了角速度的计算精度。具体方案如下：
一种角速度计算方法，所述方法包括：
对当前时间电机转子的角度值进行采集，获取当前角度值；
将当前角度值的数据类型转换为预设位数m的无符号整型，将转换后角度值的有效位左移(m-n)位，并将左移后得到的数值的非有效位补0，得到当前修正角度值；所述n为所述有效位的位数，m与n都为正整数，且n≤m；
将所述当前修正角度值与当前时间邻近的上一采集时间的修正角度值的数据差的数据类型定义为有符号整型，并计算所述数据差；
将所述数据差的有效位右移(m-n)位，得到有效数据差；
根据所述有效数据差计算并输出角速度。
优选的，在所述将所述数据差的数值的有效位右移(m-n)位之前，还包括：
判断所述数据差是否大于预设值或小于所述预设值的负值，若是，对所述数据差进行限幅处理。
优选的，所述对所述数据差进行限幅处理，包括：
当所述数据差大于所述预设值时，将所述预设值确定为所述数据差；
当所述数据差小于所述预设值的负值时，将所述预设值的负值确定为所述数据差。
优选的，其特征在于，所述m的取值为16或32。
一种角速度计算装置，所述装置包括：
采集单元，用于对当前时间电机转子的角度值进行采集，获取当前角度值；
转换单元，用于将当前角度值的数据类型转换为预设位数m的无符号整型，将转换后角度值的有效位左移(m-n)位，并将左移后得到的数值的非有效位补0，得到当前修正角度值；所述n为所述有效位的位数，m与n都为正整数，且n≤m；
定义单元，用于将所述当前修正角度值与当前时间邻近的上一采集时间的修正角度值的数据差的数据类型定义为有符号整型，并计算所述数据差；
处理单元，用于将所述数据差的有效位右移(m-n)位，得到有效数据差；
计算单元，用于根据所述有效数据差计算并输出角速度。
优选的，所述装置还包括：
判断单元，用于判断所述数据差是否大于预设值或小于所述预设值的负值，若是，对所述数据差进行限幅处理。
优选的，所述判断单元包括：
确定子单元，用于当所述数据差大于所述预设值时，将所述预设值确定为所述数据差；当所述数据差小于所述预设值的负值时，将所述预设值的负值确定为所述数据差。
优选的，所述m的取值为16或32。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的角速度计算方法，将采集的角度值的数据类型转换为无符号整型，得到修正角度值，将前后两个修正角度值的差值的数据类型定义为有符号整形，得到有效数据差，根据所述有效数据差计算并输出的角速度，避免了角度传感器由于前后两次采集的角度值跨越零点时导致的误差，提高了角速度的计算精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种角速度计算方法流程图；
图2为本发明实施例公开的一种角速度计算方法又一方法流程图；
图3为本发明实施例公开的一种角速度计算装置结构示意图；
图4为本发明实施例公开的另一种角速度计算装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例公开的一种角速度计算方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S101：对当前时间电机转子的角度值进行采集，获取当前角度值；
具体的，按预设时间间隔对电机转子的角度值进行采集，获取当前采集时间的角度值，所述预设时间间隔为根据实际需要预先设定的数值。
步骤S102：将当前角度值的数据类型转换为预设位数m的无符号整型，将转换后角度值的有效位左移(m-n)位，并将左移后得到的数值的非有效位补0，得到当前修正角度值；所述n为所述有效位的位数，m与n都为正整数，且n≤m；
具体的，若转换后角度值的有效位的位数小于m，将该有效位整体向左移动(m-n)位，使移动后得到的数值最左边为有效位，并将左移后得到的数值的非有效位补0。
可以理解的是，如果转换后角度值的有效位的位数n＝m，则不需要进行移动。
优选的，所述m的取值为16或32。
步骤S103：将所述当前修正角度值与当前时间邻近的上一采集时间的修正角度值的数据差的数据类型定义为有符号整型，并计算所述数据差；
步骤S104：将所述数据差的有效位右移(m-n)位，得到有效数据差；
步骤S105：根据所述有效数据差计算并输出角速度。
具体的，所述有效数据差与所述时间间隔的比值为所述角速度。
具体的，所述角速度的计算公式为：
其中，ω[t]为当前时间t的角速度，ΔR为所述有效数据差，T为所述时间间隔。
基于上述本发明实施例公开的一种角速度计算方法，以下通过具体的应用场景示例进一步进行说明：
示例一：
角度传感器按预设时间间隔T对电机转子的角度值进行采集，获取当前采集时间t的角度值θ[t]，假设当前角度值为1°；
将当前采集时间t的角度值θ[t]的数据类型转换为16位的无符号整型0xB6；
假设当前采集时间t的上一采集时间(t-1)的角度值为357°，将采集时间(t-1)的角度值的数据类型转换为16位的无符号整型0xfddd；
将采集时间t的角度值与采集时间(t-1)的角度值的数据差定义为有符号整型，得到转换后的数据差为0x02d9，对应的角度为4°；
需要说明的是，所述数据差小于预设值，所以不需要进行限幅处理。
本发明实施例公开的一种角速度计算方法，将采集的角度值的数据类型转换为无符号整型，得到修正角度值，将前后两个采集时间的修正角度值的数据差的数据类型定义为有符号整形，得到有效数据差，根据所述有效数据差计算并输出的角速度，避免了角度传感器由于前后两次采集时间的角度值跨越零点时导致的误差，提高了角速度的计算精度。
请参阅图2，所述方法中在步骤S104之前还包括：
步骤S106：判断所述数据差是否大于预设值或小于所述预设值的负值，若是，对所述数据差进行限幅处理。
需要说明的是，由于在信号采集过程或信号传输过程中可能会存在一定的干扰，限幅处理是为了避免这种干扰导致的误差。
优选的，所述对所述数据差进行限幅处理，包括：
当所述数据差大于所述预设值时，将所述预设值确定为所述数据差；
当所述数据差小于所述预设值的负值时，将所述预设值的负值确定为所述数据差。
需要说明的是，所述预设值可以根据实际需要来设定。
基于上述本发明实施例公开的一种角速度计算方法，本发明实施例对应公开了一种角速度计算装置，请参阅图3，所述装置包括：
采集单元101，对当前时间电机转子的角度值进行采集，获取当前角度值；
具体的，按预设时间间隔对电机转子的角度值进行采集，获取当前采集时间的角度值，所述预设时间间隔为根据实际需要预先设定的数值。
转换单元102，用于将当前角度值的数据类型转换为预设位数m的无符号整型，将转换后角度值的有效位左移(m-n)位，并将左移后得到的数值的非有效位补0，得到当前修正角度值；所述n为所述有效位的位数，m与n都为正整数，且n≤m；
具体的，若转换后角度值的有效位的位数小于m，将该有效位整体向左移动(m-n)位，使移动后得到的数值最左边为有效位，并将左移后得到的数值的非有效位补0。
优选的，所述m的取值为16或32。
定义单元103，用于将所述当前修正角度值与当前时间邻近的上一采集时间的修正角度值的数据差的数据类型定义为有符号整型，并计算所述数据差；
处理单元104，用于将所述数据差的有效位右移(m-n)位，得到有效数据差；
计算单元105，用于根据所述有效数据差计算并输出角速度。
具体的，所述有效数据差与所述时间间隔的比值为所述角速度。
本发明提供的角速度计算装置，转换单元102将采集单元101采集的角度值的数据类型转换为无符号整型，得到修正角度值，定义单元103将前后两个采集时间的修正角度值的数据差的数据类型定义为有符号整形，得到有效数据差，计算单元105根据所述有效数据差计算并输出的角速度，避免了角度传感器由于前后两次采集的角度值跨越零点时导致的误差，提高了角速度的计算精度。
请参阅图4，所述装置还包括：
判断单元106，用于判断所述数据差是否大于预设值或小于所述预设值的负值，若是，对所述数据差进行限幅处理。
优选的，所述判断单元106包括：
确定子单元107，用于当所述数据差大于所述预设值时，将所述预设值确定为所述数据差；当所述数据差小于所述预设值的负值时，将所述预设值的负值确定为所述数据差。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种角速度计算方法，包括：对当前时间电机转子的角度值进行采集，获取当前角度值，其特征在于，所述方法还包括：
将当前角度值的数据类型转换为预设位数m的无符号整型，将转换后角度值的有效位左移(m-n)位，并将左移后得到的数值的非有效位补0，得到当前修正角度值；所述n为所述有效位的位数，m与n都为正整数，且n≤m；
将所述当前修正角度值与当前时间邻近的上一采集时间的修正角度值的数据差的数据类型定义为有符号整型，并计算所述数据差；
将所述数据差的有效位右移(m-n)位，得到有效数据差；
根据所述有效数据差计算并输出角速度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将所述数据差的数值的有效位右移(m-n)位之前，还包括：
判断所述数据差是否大于预设值或小于所述预设值的负值，若是，对所述数据差进行限幅处理。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述数据差进行限幅处理，包括：
当所述数据差大于所述预设值时，将所述预设值确定为所述数据差；
当所述数据差小于所述预设值的负值时，将所述预设值的负值确定为所述数据差。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述m的取值为16或32。
5.一种角速度计算装置，其特征在于，所述装置包括：
采集单元，用于对当前时间电机转子的角度值进行采集，获取当前角度值；
转换单元，用于将当前角度值的数据类型转换为预设位数m的无符号整型，将转换后角度值的有效位左移(m-n)位，并将左移后得到的数值的非有效位补0，得到当前修正角度值；所述n为所述有效位的位数，m与n都为正整数，且n≤m；
定义单元，用于将所述当前修正角度值与当前时间邻近的上一采集时间的修正角度值的数据差的数据类型定义为有符号整型，并计算所述数据差；
处理单元，用于将所述数据差的有效位右移(m-n)位，得到有效数据差；
计算单元，用于根据所述有效数据差计算并输出角速度。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
判断单元，用于判断所述数据差是否大于预设值或小于所述预设值的负值，若是，对所述数据差进行限幅处理。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述判断单元包括：
确定子单元，用于当所述数据差大于所述预设值时，将所述预设值确定为所述数据差；当所述数据差小于所述预设值的负值时，将所述预设值的负值确定为所述数据差。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述m的取值为16或32。
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