CN108152527B - 一种基于中值平均滤波的数字测速方法 - Google Patents

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    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/64—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance

Abstract

本发明属于数字测速技术，具体涉及一种基于中值平均滤波原理的由位移解算速度反馈值的数字测速方法。本发明基于中值平均滤波的数字测速方法先选取采样点个数N0，确定基于中值平均滤波的数字测速方案，对该测速方案进行数学仿真测试，验证其信号特性和相位裕度特性是否同时满足需求；再对连接绝对位移传感器的电机进行实物测试，验证电机速度反馈信号特性和控制回路的相位裕度特性是否同时满足需求。本发明方法弥补了传统方法在初始运行阶段的不足，减小了解算误差，降低了引入的相位滞后，改善了在初始加速阶段的控制特性，适用于所有需要用线位移或角位移测量值解算出对应速度的应用场景，具有较大实际工程应用价值。

Description

一种基于中值平均滤波的数字测速方法
技术领域
本发明属于数字测速技术，具体涉及一种基于中值平均滤波原理的由位移解算速度反馈值的数字测速方法。
背景技术
传统数字测速一般采用T法测速、M法测速以及M/T法测速，由于上述方法均适用于增量式位移传感器，而在位移测量时，如选用绝对位移传感器，则需要进一步转换为增量位移。如果绝对位移传感器内信号噪声较大时，所转换的增量位移误差较大，难以满足测量精度要求。
为此解决信号噪声较大问题，引入中值平均滤波算法进行噪声去除，但是采用传统中值平均数字滤波测速算法解算出的速度误差较大，引入速度反馈量的相位滞后较大，进而导致算法的相位裕度降低。因而，初始加速阶段控制量较大，控制效果差。
发明内容
发明目的：提供一种测量精度高、启动阶段控制特性好的基于中值平均滤波的数字测速方法。
技术方案：
有益效果：本发明提出基于中值平均滤波原理的由位移解算速度反馈值的数字测速方法，弥补了传统方法在初始运行阶段的不足，减小了解算误差，降低了算法引入的相位滞后，改善了在初始加速阶段的控制特性，适用于所有需要用线位移或角位移测量值解算出对应速度的应用场景，具有较大实际工程应用价值。
附图说明
图1是本发明基于中值平均滤波的数字测速方法流程图；
图2是基于中值平均滤波的数字测速方案实施流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：
某实施例中，本发明基于中值平均滤波的数字测速方法测量的是电机转速，绝对位移传感器设置在电机输出轴，其利用绝对位移数据解算得到转速信息，结果可以作为速度的反馈信号，从而实现对电机的控制。
请参阅图1，实际测量时，本发明基于中值平均滤波的数字测速方法先选取采样点个数N0，N0取8，确定基于中值平均滤波的数字测速方案，对该测速方案进行数学仿真测试，验证其信号特性和相位裕度特性是否满足需求；再对连接绝对位移传感器的电机进行实物测试，验证电机速度反馈信号特性和控制回路的相位裕度特性是否满足需求。
请参阅图2，所述基于中值平均滤波的数字测速算法的具体过程如下：
(1)根据位移测量传感器输出信号的信噪特性和速度环控制所需相位裕度初步选取采样点个数N0(N0≥5)；
(2)当前有效采样点个数N<2<N0时，解算的速度反馈值为0；
(3)当前有效采样点个数2<N<4时，按照实际绝对位移数据差值除以实际采样时间的方法求取平均值的方法解算速度反馈值；
Figure BDA0001508210810000021
其中，V为速度，T为采样周期，ΔSi为绝对位移数据差值，i为1到N-1；
(4)当前有效采样点个数4<N<N0时，剔除最大值和最小值后，取剩余数组中最新数
据与最老数据的绝对位移数据差值除以实际采样时间的方法解算速度反馈值；
Figure BDA0001508210810000022
其中，V为速度，T为采样周期，ΔSi为绝对位移数据差值，i为1到N-3；
(5)当前有效采样点个数N＝N0后，剔除最大值和最小值后，取剩余数组中最新数据与
最老数据的绝对位移数据差值除以实际采样时间的方法解算速度反馈值；
Figure BDA0001508210810000023
(6)验证解算出的速度反馈值是否满足控制所需信号特性需求，N0越大，反馈信号信噪比越大，信号平滑特性越好，如果不满足重新选取采样点个数N0，N0不限于8，可以选取其他不小于5的自然数。
(7)由于折算信号相对于实际信号存在相位滞后，且N0越大，所引入的相位滞后越大，为此，验证控制回路相位裕度是否满足需求，如果不满足重新选取采样点个数N0，则再对N0进行选择，以同时满足(6)和(7)条所述需求。
为此，本发明基于中值平均滤波的数字测速方法根据实际控制回路动、静态需求，需折中选取合适的N0，以同时满足信号平滑特性和控制回路相位裕度的需求。

Claims (3)

1.一种基于中值平均滤波的数字测速方法，其特征在于，先选取采样点个数N0，确定基于中值平均滤波的数字测速方案，对该测速方案进行数学仿真测试，验证其信号特性和相位裕度特性是否同时满足需求；再对连接绝对位移传感器的电机进行实物测试，验证电机速度反馈信号特性和控制回路的相位裕度特性是否同时满足需求；
所述基于中值平均滤波的数字测速方案包括设置用于存储绝对位移数据的数组，其中，数组中存储的绝对位移数据个数为N0，N0为大于5的自然数；数组以滑动的方式存储当前拍及前N-1拍的绝对位移数据，N为小于等于N0的自然数；取当前拍的绝对位移数据与数组第零位所存储的绝对位移数据的差值，除以实际采样时间，可得到当前拍的速度；
当前有效采样点个数2<N<4时，按照实际绝对位移数据差值除以实际采样时间的方法求取平均值的方法解算速度反馈值；
Figure FDA0002543649700000011
其中，V为速度，T为采样周期，ΔSi为绝对位移数据差值，i为1到N-1；
当前有效采样点个数4<N<N0时，剔除最大值和最小值后，取剩余数组中最新数据与最老数据的绝对位移数据差值除以实际采样时间的方法解算速度反馈值；
Figure FDA0002543649700000012
其中，V为速度，T为采样周期，ΔSi为绝对位移数据差值，i为1到N-3；
当前有效采样点个数N＝N0后，剔除最大值和最小值后，取剩余数组中最新数据与最老数据的绝对位移数据差值除以实际采样时间的方法解算速度反馈值；
Figure FDA0002543649700000013
其中，V为速度，T为采样周期，ΔSi为绝对位移数据差值，i为1到N0-3。
2.根据权利要求1所述的基于中值平均滤波的数字测速方法，其特征在于，所述绝对位移数据包括角位移数据和线位移数据。
3.根据权利要求1所述的基于中值平均滤波的数字测速方法，其特征在于，数学仿真测试和实物测试：
验证解算出的速度反馈值是否满足控制所需信号特性需求，N0越大，反馈信号信噪比越大，信号平滑特性越好，如果不满足重新选取采样点个数N0；
并验证控制回路相位裕度是否满足需求，N0越大，所引入的相位滞后越大，如果不满足重新选取采样点个数N0。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111965379A (zh) * 2020-08-19 2020-11-20 贵州航天林泉电机有限公司 一种基于电位计式传感器的速度信号滤波系统和滤波方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1873573A (zh) * 2005-05-31 2006-12-06 上海自动化仪表股份有限公司 转速测量控制卡及其分散控制系统和测量方法
CN101013038A (zh) * 2007-01-31 2007-08-08 綦江齿轮传动有限公司 变速器电子里程表测速系统及测速方法
JP2010049080A (ja) * 2008-08-22 2010-03-04 Ricoh Co Ltd 回転体駆動装置、画像形成装置、回転体駆動制御方法、及びコンピュータプログラム
CN101821633A (zh) * 2007-08-10 2010-09-01 弗拉巴股份公司 光学测速方法和光学测速传感器
CN103095249A (zh) * 2011-10-28 2013-05-08 上海微电子装备有限公司 一种中值滤波电路及方法
CN103217554A (zh) * 2013-03-21 2013-07-24 天津大学 多加速度计智能参数辨识、匹配与硬件生成系统及方法
CN105245202A (zh) * 2015-10-23 2016-01-13 厦门科灿信息技术有限公司 一种数字滑动平均低通滤波器及其滤波方法
CN105664454A (zh) * 2016-04-11 2016-06-15 深圳市酷浪云计算有限公司 实现运动设备速度测量的方法和装置
CN205450016U (zh) * 2015-12-21 2016-08-10 上唐投资有限公司 电动车用电机转子转速检测装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9052329B2 (en) * 2012-05-03 2015-06-09 Xerox Corporation Tire detection for accurate vehicle speed estimation

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1873573A (zh) * 2005-05-31 2006-12-06 上海自动化仪表股份有限公司 转速测量控制卡及其分散控制系统和测量方法
CN101013038A (zh) * 2007-01-31 2007-08-08 綦江齿轮传动有限公司 变速器电子里程表测速系统及测速方法
CN101821633A (zh) * 2007-08-10 2010-09-01 弗拉巴股份公司 光学测速方法和光学测速传感器
JP2010049080A (ja) * 2008-08-22 2010-03-04 Ricoh Co Ltd 回転体駆動装置、画像形成装置、回転体駆動制御方法、及びコンピュータプログラム
CN103095249A (zh) * 2011-10-28 2013-05-08 上海微电子装备有限公司 一种中值滤波电路及方法
CN103217554A (zh) * 2013-03-21 2013-07-24 天津大学 多加速度计智能参数辨识、匹配与硬件生成系统及方法
CN105245202A (zh) * 2015-10-23 2016-01-13 厦门科灿信息技术有限公司 一种数字滑动平均低通滤波器及其滤波方法
CN205450016U (zh) * 2015-12-21 2016-08-10 上唐投资有限公司 电动车用电机转子转速检测装置
CN105664454A (zh) * 2016-04-11 2016-06-15 深圳市酷浪云计算有限公司 实现运动设备速度测量的方法和装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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发动机转速信号的检测及数字滤波方法;蔡登胜 等;《工程机械》;20121130;第43卷;第19-24页 *

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