CN109945819A - 一种永磁同步电机转子位置测量方法 - Google Patents

Abstract

一种永磁同步电机转子位置测量方法，与永磁同步电机同轴安装的感应齿轮随着电机转子旋转时，设置有磁感应芯片的感应头检测出电机转子轴转动过的角度，并输出三路A、B、Z信号，基于对上述信号的处理，将电机转子位置角θ分解为转子初始位置角θ₀和增量位置角θ_Δ两部分。在基于编码器输出的整数计数脉冲进行粗定位的基础上，利用DSP片内的高频时钟脉冲信号，对编码器输出的两个计数脉冲之间所对应的空间位置角度进行精细划分，在精定位阶段有效减小了对非整数计数脉冲计算所带来的转子增量位置角计算的量化误差；通过设计与精定位阶段同步的电机瞬时转速计算方法，降低精定位过程中计算高频时钟脉冲间隔所对应微小角度时产生的量化误差。

Description

一种永磁同步电机转子位置测量方法

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电机转子位置测量的方法。

背景技术

在以永磁同步电机为发电机或电动机的控制系统中，为实现永磁同步电机的高性能控制，最为有效的方法之一是采用基于矢量控制策略的闭环反馈控制架构，而永磁同步电机转子绝对位置的检测是实现矢量控制的必要条件。一般采用安装在电机上的编码器来获取电机转子的位置信息，该位置一般包括与编码器安装位置相关的初始位置信息以及由转子轴旋转所产生的位置增量信息两部分。其中，与编码器安装相关的初始位置信息可以通过离线标定或者编码器安装时的调零操作获得，有较多的工程方法可供参考。在此基础上，如果可以精确获得转子位置的增量信息，则可以得到实现永磁电机高性能控制的转子位置信息。

增量式编码器仅输出和电机转动相应的脉冲数量，以光电编码器和磁感应式齿轮编码器为代表的增量式编码器，具有内部结构简单，体积较小，成本低廉的优点，利用增量式编码器输出的信号可以计算得到转子位置变化的增量信息。其中，齿轮编码器机械结构简化坚固，量测齿轮和磁感应读取头之间采用非接触、无磨损设计，具有抗振动、抗腐蚀、抗污染和宽工作温度的特性，响应速度快，能适应高速旋转运动，可应用于光电编码器不能适应的领域。

齿轮编码器的齿轮组件与电机转子同轴安装，编码器感应齿轮随着电机转子旋转时，设置有磁感应芯片的感应头输出两路正交的正/余弦信号，传统的方法通过对上述弦波整形后得到的计数脉冲的计算得到增量位置信息。申请号为201410719578.2的专利《基于增量式旋转光学编码器的旋转角度测量》公开了一种基于增量式光学旋转编码器的角度测量方法，通过对编码器输出的模拟信号整形之后得到脉冲的计算，获得电机旋转方向和转子转过的位置信息，但是，上述方法基于编码器输出的整数脉冲得到，因而无法辨识两个计数脉冲之间的角度信息，该类方法的测量精度仅为ε＝2π/4N(4N为电机转子旋转一圈编码器输出的计数脉冲数)，由于受到编码器的制造工艺和采购成本的限制，N值不会很大，因此该方法存在转子位置计算精度差的缺点。

为实现增量式编码器两个计数脉冲之间位置的细分，申请号为201610518856.7的专利《一种正余弦编码器高精度信号处理系统及其方法》提出了一种方法，对编码器信号输出的弦波信号进行差分放大和整形滤波处理，然后再进行粗码计数获得粗码信息，并通过基于坐标旋转数字算法直接求取反正切值的电子学细分方法获得实时精插补位置值，最后，将粗码信息和实时精插补位置值整合，得到高精度的电机角位置和角速度。该方法理论上可以对原始的弦波模拟信号进行任意倍数的细分，但是，上述方法基于外扩的高速AD采样/保持电路实现，一方面，专利所提的方法的精确定位精度依赖于AD电路的采样频率，其对硬件电路的要求较高，实际应用中受到AD芯片的限制，定位精度并不能无限制的提高；另一方面，为实现高速AD的采样功能，除硬件要求高外，还需要通过软件实现对两路模拟信号采样的同步，采样时刻的同步在软件上实现也比较困难。

发明内容

本发明的目的是克服已有的基于增量式编码器的永磁同步电机转子位置计算方法计算精度有限、高精度的计算方法依赖于高速AD采样电路的弊端，提出一种永磁同步电机转子位置测量方法。本发明基于DSP的高频时钟信号细分编码器计数脉冲实现电机转子位置高精度计算，利用DSP已有的高频时钟信号对精细定位时刻的实时转速进行计算，利用获得实时转速信息精确计算得到相邻两个高频时钟信号对应的微小角度值，进而实现对齿轮编码器非整数计数脉冲所对应的位置信息的精细划分。本发明在不增加高性能的AD电路的基础上可以实现电机转子位置信息计算精度的大幅提高。

应用本发明的增量式齿轮编码器由编码器感应齿轮及感应头组成。编码器感应齿轮与电机转子旋转轴同轴安装，编码器感应头安装在电机后端盖上并与电机定子保持相对位置不变，编码器的感应齿轮上设置有参考零位Z信号齿层和A、B弦波信号齿层，编码器感应齿轮随着电机转子旋转时，设置有磁感应芯片的感应头即可检测出电机转子轴转动过的角度，并输出三路A、B、Z信号。

永磁同步电机编码器的感应齿轮随着电机转子旋转时，设置有磁感应芯片的感应头检测出电机转子轴转动过的角度，并输出三路A、B、Z信号，基于对上述信号的处理，计算转子位置增量角度θ_Δ，结合基于现有技术较为容易离线测得的转子位置初始角度θ₀，可以得到所需要的电机转子位置角θ＝θ₀+θ_Δ，用于电机的高性能控制。

根据上述计数脉冲可以计算得到与整数个计数脉冲相对应的整量角度θ_ΔI。位置的整量角度θ_ΔI并不精确，为实现两个计数脉冲之间位置的精细划分，本发明利用DSP的高频时钟信号对两个计数脉冲之间对应的空间位置进行精细计算，基于该方法可以获得非整数个计数脉冲所对应的分量角度信息θ_ΔF。为实现上述功能，需要捕获整数计数脉冲出现的时刻，为此，将整形电路的输出接口OA与DSP的CAP单元的CAP1接口连接，将整形电路的输出接口OB与DSP的CAP单元的CAP2接口连接，利用DSP的CAP单元捕获信号的上升沿及下降沿，信号的上升或下降沿出现时刻均可以分别自动触发CAP1和CAP2中断，在中断程序中进行分量角度信息θ_ΔF的精确计算。本发明永磁电机转子绝对位置检测方法步骤如下：

(1)计算转子位置增量角度θ_Δ

利用电机控制器的主中断程序计算转子位置增量角度θ_Δ。每隔固定的周期T_s获取一次所述的转子位置增量角度θ_Δ，每次获取转子位置增量角度θ_Δ过程均经历粗定位和精细定位两个阶段，在两个阶段分别完成整量角度值θ_ΔI和分量角度值θ_ΔF的计算；上述转子位置增量角度θ_Δ获取过程的起点为检测到编码器输出的零位Z信号的时刻，检测到Z信号后首先需要对编码器输出的计数脉冲计数值M以及DSP的高频时钟脉冲计数值m分别进行清零操作。

首先在粗定位阶段完成整量角度值θ_ΔI的计算，具体过程为：增量式齿轮编码器感应齿轮的弦波信号齿层上的齿转过感应头后，产生A、B两路相位互差π2的正交弦波信号。假设齿轮编码器感应齿轮的弦波信号齿层齿数为N，则感应齿轮每旋转1圈编码器输出2路正交的、包含N个完整周期的弦波信号，该信号经过电路整形后变为两路正交的数字方波信号数字方波信号输入DSP的QEP电路进行4倍频后对应4N个计数脉冲信号，假设主中断周期为T_s，在主中断程序中通过读取DSP的QEP计数寄存器，得到的脉冲计数值为M，则整量角度值θ_ΔI的计算公式为：粗定位阶段角度定位误差为：ε＝π/2N。

然后在精细定位阶段完成分量角度值θ_ΔF的计算。分量角度值θ_ΔF定义为：进行转子位置计算时刻之前最后一次产生的计数脉冲所对应的转子位置与当前转子所处实际位置间的角度差，其物理意义为编码器输出最后一个完整的计数脉冲后转子又转过的不足整数脉冲所对应的微小角度值。将DSP的定时器1用作计数器，对频率为f_h的高频时钟脉冲个数进行计数，计数值表示为m。在信号的上升沿或者下降沿出现时刻所触发的CAP1中断处理程序中，将触发中断时刻的高频时钟计数值更新并存储为在信号的上升沿或者下降沿出现时刻所触发的CAP2中断处理程序中，将触发中断时刻的高频时钟计数值更新并存储为假设t_i时刻为转子位置计算开始的时刻，在DSP的主中断程序中完成整量角度值θ_ΔI的计算后，马上启动分量角度计算程序，实现方法如下：

1)计算编码器最近一次整数计数脉冲信号出现时刻，即起始时刻t_i(0+)，到当前时刻，即终止时刻t_i之间时间段内高频时钟脉冲的个数m_Δ；

由于计数脉冲信号的高低电平交替出现，需要确定t_i(0+)时刻CAP单元捕获的是信号还是信号，确定的方法如下：对和的数值的大小进行比较，取值较大的即为t_i(0+)时刻所捕获的信号；记t_i(0-)为t_i(0+)时刻之前最近一次捕获到整数计数脉冲的时刻，则和中取值较小者即为t_i(0-)时刻所捕获的信号。t_i(0+)时刻高频时钟脉冲计数值记为t_i(0-)时刻高频时钟脉冲计数值记为将当前时刻t_i时DSP定时器1的计数单元T1CNT所累计的高频时钟脉冲计数值更新为则t_i(0+)至t_i时间段内高频时钟脉冲的计数值可以表示为

2)计算起始时刻t_i(0+)时的电机转子实时速度ω_ti(0+)，并以t_i(0+)时刻的瞬时转速ω_ti(0+)表示t_i(0+)～t_i时间段内电机的转速；

利用当前时刻t_i之前出现的两次编码器整数计数脉冲计算电机转子实时速度ω_ti(0+)，计算的时间区间为t_i(0-)～t_i(0+)，计算公式如下：

单位为rad/s。

其中，N为齿轮编码器感应齿轮的弦波信号齿层齿数；f_h为高频时钟脉冲频率；m_ti(0-)为t_i(0-)时刻高频时钟脉冲计数值；m_ti(0+)为t_i(0+)时刻高频时钟脉冲计数值；为在CAP1中断处理程序中读取到的高频时钟计数值；为在CAP2中断处理程序中读取到的高频时钟计数值。

3)确定m_Δ个高频时钟脉冲所对应的角度值θ_ΔF(i)；

如图3(f)所示，相邻两个高频时钟脉冲所对应的角度值定义为θ_Δh(i)，其计算公式为：则m_Δ个高频时钟脉冲所对应的角度值θ_ΔF(i)为，

单位为rad。

其中，k_θ＝π/2N为分量角度计算系数；N是齿轮编码器感应齿轮的弦波信号齿层齿数；m_ti(0-)为t_i(0-)时刻高频时钟脉冲计数值；m_ti(0+)为t_i(0+)时刻高频时钟脉冲计数值；为在DSP的CAP1中断处理程序中读取到的高频时钟计数值；为在DSP的CAP2中断处理程序中读取到的高频时钟计数值；ω_ti(0+)为t_i(0+)时刻电机的瞬时转速。

由上述分析过程可知，分量角度值θ_ΔF的计算精度ε'由高频脉冲的分辨率，即相邻两个高频时钟脉冲所对应的角度值决定，可以采用的高频时钟频率f_h的上限由DSP的主频决定，目前主流DSP的主频≥150×10⁶Hz，因此，与粗定位阶段的定位精度ε＝π/2N相比，经过精定位后系统的角度误差ε'很小，甚至可以忽略。

根据前述获取的整量角度值θ_ΔI和分量角度值θ_ΔF，完成转子位置增量角度θ_Δ的计算，计算公式为：θ_Δ＝θ_ΔI+θ_ΔF。

(2)计算电机转子绝对位置θ

利用现有成熟的技术离线测得电机转子位置初始角度θ₀，整合前面得到的转子位置增量角度θ_Δ，可以得到电机转子绝对位置θ＝θ₀+θ_Δ。

本发明在对电机转子增量位置角高精度检测的基础上，实现了对永磁同步电机转子位置角度测量方法的简化。所提方法在基于编码器所输出的整数计数脉冲进行粗定位的基础上，充分利用DSP片内的高频时钟脉冲信号，对编码器输出的两个计数脉冲之间所对应的空间位置角度进行精细划分，在精定位阶段有效减小了对非整数计数脉冲计算所带来的转子增量位置角计算的量化误差；通过设计与精定位阶段同步的电机瞬时转速计算方法，最大化的降低了精定位过程中计算高频时钟脉冲间隔所对应微小角度时产生的量化误差，实现了对电机转子增量位置角θ_Δ的高精度计算，进而提升了电机转子位置角θ的整体测量精度。

附图说明

图1为基于增量式齿轮编码器的永磁电机转子绝对位置检测原理示意图；

图2为增量式齿轮编码器输出信号处理电路原理图；

图3为增量式齿轮编码器输出信号时序及电机转子增量位置θ_Δ的获取原理图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

图1为本发明永磁电机转子绝对位置检测原理示意图。编码器的感应齿轮上设置有A、B弦波信号齿层8和参考零位Z信号齿层9，弦波信号齿层8上均布了总数为N的齿，参考零位Z信号齿层9上设有一个参考零位齿7。编码器感应齿轮10随着电机转子同步旋转时，设置有磁感应芯片的编码器感应头2即可检测出电机转轴4转过的角度，并输出弦波信号A、B以及零位信号Z。

将永磁电机的转子5以及定子6投影到编码器感应齿轮10所在的平面3上，如图2所示。齿轮编码器完成在电机上的安装后，编码器感应齿轮10、感应头2与电机转子5、电机定子绕组A相轴线6的相对位置固定，与上述安装结果有关的角度定义为初始位置角θ₀，主要包括以下两部分：1)电机定子A相轴线6与编码器感应头2轴线的夹角θ₀₁；2)电机转子5轴线与编码器感应齿轮参考零位齿7轴线的夹角θ₀₂。电机转子的初始位置角θ₀包含上述两部分，其计算公式为θ₀＝θ₀₁+θ₀₂，因此，电机转子的初始位置角θ₀仅由安装过程决定，安装完成后在电机旋转过程中保持不变，根据上述计算公式可以提前完成θ₀的测量。

如图1所示，电机转子位置增量角度值θ_Δ定义为编码器的参考零位齿7的轴线与感应头2的轴线之间的夹角，将编码器输出的信号A、B、Z经过电路处理及DSP的计算，可以得到电机转子位置增量角度值θ_Δ。

在分别获取转子位置初始角θ₀和转子位置增量角度θ_Δ的基础上，可以获得需要的电机转子位置角θ，其计算公式为：θ＝θ₀+θ_Δ。

图3为增量式齿轮编码器输出信号以及经过图2处理电路后产生的相应信号的时序图。编码器输出的两路正交弦波信号A、B，经图2中整形电路整形后得到正交的数字方波信号编码器输出的零位信号Z经过电路整形后得到数字方波零位信号图2中整形电路的输出接口与DSP的QEP单元及CAP单元连接，具体来说，将整形电路的输出接口OA同时接入DSP的QEPA接口以及CAP单元的CAP1接口，将整形电路的输出接口OB同时接入DSP的QEPB接口以及CAP单元的CAP2接口，将整形电路的输出接口OZ接入DSP的QEPI接口；DSP的QEP单元可以实现对方波信号的上升、下降沿的识别，方波信号的每个上升沿以及下降沿均对应的在QEP单元中产生一个计数脉冲，计数脉冲如图3的曲线(e)所示。QEP单元的计数寄存器负责对编码器输出的计数脉冲个数进行累计计数，计数值表示为M。同时，基于DSP的CAP单元可以实现对方波信号的上升、下降沿的捕获，并在信号的上升、下降沿出现时刻自动触发DSP的CAP中断。将DSP的定时器1用作计数器，对频率为f_h的高频时钟脉冲的个数进行计数，并将计数值表示为m。

基于前述分析，以t_i时刻第i次计算转子位置增量角度θ_Δ为例，说明本发明步骤如下：

(1)步骤一，计算转子位置增量角度θ_Δ，计算公式为θ_Δ＝θ_ΔI+θ_ΔF。其中θ_ΔI为整量角度值，θ_ΔF为分量角度值；

所述的转子位置增量角度θ_Δ的获取每隔固定的周期T_s进行一次，θ_Δ的计算程序位于电机控制的主中断程序中，T_s即为主中断程序的执行周期，这样可以保证θ_Δ的计算与电机控制主中断程序执行的同步。

如图3的曲线(d)所示，以数字零位信号出现方波波形的时刻作为转子位置增量角度θ_Δ计算的起始时刻t₀，DSP的QEPI管脚检测到信号后分别对图3的曲线(e)、(f)中的编码器输出计数脉冲计数值M，以及DSP的高频时钟脉冲计数值m进行清零操作。在第i次计算转子位置增量角度θ_Δ的时刻t_i到来时，读取并记录DSP的QEP计数寄存器中计数脉冲的值为M_i，则从起始时刻t₀到时刻t_i，电机转子转过的整量角度值θ_ΔI的计算公式为计算误差为当齿轮编码器感应齿轮的弦波信号齿层的齿数N较小时，计算误差ε会很大。为减小计算误差，本发明提出了实现θ_Δ精细定位的方法。

假设t_i时刻为转子位置计算时刻，在DSP的主中断程序中完成整量角度值θ_ΔI的计算后，马上启动分量角度计算，方法如下：

1)计算编码器最近一次整数计数脉冲信号出现时刻，即起始时刻t_i(0+)到当前时刻，即终止时刻t_i之间时间段内高频时钟脉冲的个数m_Δ。

由于计数脉冲信号的高低电平交替出现，需要确定t_i(0+)时刻CAP单元捕获的是信号还是信号，确定的方法如下：对和的数值的大小进行比较，取值较大的即为t_i(0+)时刻所捕获的信号；记t_i(0-)为t_i(0+)时刻之前最近一次捕获到整数计数脉冲的时刻，则和中取值较小者即为t_i(0-)时刻所捕获的信号。t_i(0+)时刻高频时钟脉冲计数值记为t_i(0-)时刻高频时钟脉冲计数值记为将当前时刻t_i时DSP定时器1的计数单元T1CNT所累计的高频时钟脉冲计数值更新为则t_i(0+)至t_i时间段内高频时钟脉冲的计数值可以表示为

2)计算起始时刻t_i(0+)时的电机转子实时速度ω_ti(0+)；

在计算转子位置的时刻t_i之前，分别在t_i(0-)和t_i(0+)时刻出现过两次编码器的计数脉冲，在如图3曲线(e)中虚线圆内部用粗箭头表示。从t_i(0-)时刻开始到t_i(0+)时刻结束，利用上述区间内高频时钟脉冲的个数以及高频时钟的频率f_h可以实现电机转速ω_ti(0+)的计算，计算公式如下：

单位为rad/s。

以t_i(0+)时刻电机转子的瞬时转速ω_ti(0+)表示t_i(0+)～t_i时间段内电机的转速，实现了转子位置精定位过程与电机瞬时转速计算方法的同步，最大化降低了由于转速计算时刻与转子位置精定位时刻的延时所带来的定位误差。

其中，N为齿轮编码器感应齿轮的弦波信号齿层齿数；f_h为高频时钟脉冲频率；m_ti(0-)为t_i(0-)时刻高频时钟脉冲计数值；m_ti(0+)为t_i(0+)时刻高频时钟脉冲计数值；为在CAP1中断处理程序中读取到的高频时钟计数值；为在CAP2中断处理程序中读取到的高频时钟计数值。

3)在t_i(0+)～t_i时间段内累积的m_Δ个高频时钟脉冲，确定m_Δ个高频时钟脉冲所对应的角度值θ_ΔF(i)。

如图3中的曲线(f)所示，相邻两个高频时钟脉冲所对应的角度值定义为θ_Δh(i)，其计算公式为：则m_Δ个高频时钟脉冲所对应的角度值θ_ΔF(i)为，

单位为rad。

其中，k_θ＝π2N为分量角度计算系数；N为齿轮编码器感应齿轮的弦波信号齿层齿数；f_h为高频时钟脉冲频率；m_ti(0-)为t_i(0-)时刻高频时钟脉冲计数值；m_ti(0+)为t_i(0+)时刻高频时钟脉冲计数值；为在DSP的CAP1中断处理程序中读取到的高频时钟计数值；为在DSP的CAP2中断处理程序中读取到的高频时钟计数值。

(2)步骤二，计算电机转子位置角θ。

本发明所提出的电机转子位置角θ的计算公式为：θ＝θ₀+θ_Δ，在步骤一获取转子位置增量角θ_Δ的基础上，结合利用现有成熟的技术离线测得的电机转子位置初始角度θ₀，利用上述公式可以计算得到转子位置角θ。

Claims (3)

1.一种永磁同步电机转子位置测量方法，所述的方法利用永磁同步电机编码器感应齿轮随着电机转子旋转时，设置有磁感应芯片的感应头检测出电机转子轴转动过的角度，并输出三路A、B、Z信号，基于对上述信号的处理，计算转子位置增量角度θ_Δ，得到所需要的电机转子位置角θ＝θ₀+θ_Δ，其特征在于：所述的测量方法利用DSP的高频时钟信号对两个计数脉冲之间对应的空间位置进行精细计算，获得非整数个计数脉冲所对应的分量角度信息θ_ΔF；将信号整形电路的输出接口OA、OB分别接入到DSP的CAP单元的管脚CAP1和CAP2，利用DSP的捕获单元实现对方波信号的上升沿及下降沿的捕获，信号的上升或下降沿出现时刻分别自动触发CAP1和CAP2中断，在中断程序中进行分量角度信息θ_ΔF的精确计算。

2.按照权利要求1所述的永磁同步电机转子位置测量方法，其特征在于：所述的永磁同步电机转子位置测量方法包括以下步骤：

(1)计算转子位置增量角度θ_Δ

利用电机控制器的主中断程序计算转子位置增量角度θ_Δ；每隔固定的周期T_s获取一次所述的转子位置增量角度θ_Δ，转子位置增量角度θ_Δ获取过程的起点为检测到编码器输出的零位Z信号的时刻；首先在粗定位阶段完成整量角度值θ_ΔI的计算，然后在精细定位阶段完成分量角度值θ_ΔF的计算；

(2)计算电机转子绝对位置θ

离线测得电机转子位置初始角度θ₀，与步骤(1)得到的转子位置增量角度θ_Δ相加，得到电机转子绝对位置θ＝θ₀+θ_Δ。

3.按照权利要求2所述的永磁同步电机转子位置测量方法，其特征在于：所述的在精细定位阶段完成分量角度值θ_ΔF的计算方法如下：

利用DSP的定时器1对频率为f_h的高频时钟脉冲个数进行计数，计数值表示为m；在信号的上升沿或者下降沿出现时刻所触发的CAP1中断处理程序中，将触发中断时刻的高频时钟计数值更新并存储为在信号的上升沿或者下降沿出现时刻所触发的CAP2中断处理程序中，将触发中断时刻的高频时钟计数值更新并存储为假设t_i时刻为转子位置计算开始的时刻，在DSP的主中断程序中完成整量角度值θ_ΔI的计算后，马上启动分量角度计算程序，实现方法如下：

1)计算编码器最近一次整数计数脉冲信号出现时刻，即起始时刻t_i(0+)，到当前时刻，即终止时刻t_i之间时间段内高频时钟脉冲的个数m_Δ；

由于计数脉冲信号的高低电平交替出现，需要确定t_i(0+)时刻CAP单元捕获的是信号还是信号，确定的方法如下：对和的数值的大小进行比较，取值较大的即为t_i(0+)时刻所捕获的信号；记t_i(0-)为t_i(0+)时刻之前最近一次捕获到整数计数脉冲的时刻，则和中取值较小者即为t_i(0-)时刻所捕获的信号；t_i(0+)时刻高频时钟脉冲计数值记为t_i(0-)时刻高频时钟脉冲计数值记为将当前时刻t_i时DSP定时器1的计数单元T1CNT所累计的高频时钟脉冲计数值更新为则t_i(0+)至t_i时间段内高频时钟脉冲的计数值可以表示为

2)计算起始时刻t_i(0+)时的电机转子实时速度ω_ti(0+)，并以t_i(0+)时刻的瞬时转速ω_ti(0+)表示t_i(0+)～t_i时间段内电机的转速；

利用当前时刻t_i之前出现的两次编码器整数计数脉冲计算电机转子实时速度ω_ti(0+)，计算的时间区间为t_i(0-)～t_i(0+)，计算公式如下：

单位为rad/s；

其中，N为编码器感应齿轮的弦波信号齿层齿数；f_h为高频时钟脉冲频率；m_ti(0-)为t_i(0-)时刻高频时钟脉冲计数值；m_ti(0+)为t_i(0+)时刻高频时钟脉冲计数值；为在CAP1中断处理程序中读取到的高频时钟计数值；为在CAP2中断处理程序中读取到的高频时钟计数值；

3)确定m_Δ个高频时钟脉冲所对应的角度值θ_ΔF(i)；

相邻两个高频时钟脉冲所对应的角度值定义为θ_Δh(i)，其计算公式为：则m_Δ个高频时钟脉冲所对应的角度值θ_ΔF(i)为，

单位为rad；

其中，k_θ＝π/2N为分量角度计算系数；N是齿轮编码器感应齿轮的弦波信号齿层齿数；m_ti(0-)为t_i(0-)时刻高频时钟脉冲计数值；m_ti(0+)为t_i(0+)时刻高频时钟脉冲计数值；为在DSP的CAP1中断处理程序中读取到的高频时钟计数值；为在DSP的CAP2中断处理程序中读取到的高频时钟计数值；ω_ti(0+)为t_i(0+)时刻电机的瞬时转速；根据获取的整量角度值θ_ΔI和分量角度值θ_ΔF，完成转子位置增量角度θ_Δ的计算，计算公式为：θ_Δ＝θ_ΔI+θ_ΔF。