CN111446891A - 一种可配置的电机速度位置高速并行检测方法、系统及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可配置的电机速度位置高速并行检测方法、系统及介质，方法包括：选取目标传感器，根据预先配置的目标传感器类型参数和计算参数得到每个目标传感器安装轴的位置原始值P_{origin i}和速度原始值V_{origin i}；选取目标旋转轴，从目标传感器中选取速度检测传感器和位置检测传感器，根据预先配置的速度检测传感器和位置检测传感器的转换参数对位置检测传感器对应的位置原始值P_{origin m}和速度检测传感器对应的速度原始值V_{origin n}并行转换得到目标旋转轴的位置检测值P_actual和速度检测值V_actual。本发明通过预先配置传感器各项参数避免针对不同传感器进行电路和软件调整，同时采用并行处理使得传感器数量的变化不影响数据采集速度，还可以支持传感器安装轴以外的其他旋转轴的速度位置检测。

Description

一种可配置的电机速度位置高速并行检测方法、系统及介质

技术领域

本发明涉及电机速度位置检测，尤其涉及一种可配置的电机速度位置高速并行检测方法、系统及介质。

背景技术

电机传感器是一类采用光电转换、电磁转换等原理，通过定子与转子之间的相对运动将转子与定子的相对位移所反映的实际物理位移转换成电信号，便于运动控制器采集使用的传感器。在运动控制领域这类传感器能够准确的为运动控制算法提供高速、精确地反馈信号，成为运动控制必不可少的一个环节，广泛应用于精密加工、机器人、工业控制等领域。

电机传感器根据设计原理和工作机理的不同可以分为多种，不同种类的传感器数据输出的方式不尽相同，这使得安装不同传感器的实际系统所对应的运动控制器需要针对系统不同调整硬件电路和软件。这极大的浪费了研发成本和大量的人力物力。由于不同的系统中运动相关机构的运行方式不同，或是回转运动或是直线运动，不同传感器采集的原始信号需要采用不同的解析转化的方式将原始单位(多以脉冲为主)转化为实际物理单位，这也会导致运动控制器不能广泛适用的情况。在某些系统中电机的传感器可能同时使用多种类型，这样定制型检测电路及软件需要进行大量的整合，导致采集速率下降等问题。因此需要构建一个标准化的、广泛适用的、采集速率高的运动控制相关传感器的速度位置检测方法。目前，对于电机相关传感器的速度位置检测方法有很多，但是大多数集中在采集速度和位置的准确性上，并未考虑标准性问题。如此针对不同的实际系统则需要重新开发硬件和程序，带来很大的时间和精力的损失。

专利号为201811347481.8，专利名称为“一种基于PROFINET协议的通用同步电机速度位置检测系统”的发明专利，公开了一种基于PROFINET协议的通用同步电机速度位置检测系统，通过TMS320F28379芯片采集同步电机模拟量、增量式、绝对式编码的数据并通过PROFINET网络进行配置和发送计算结果。该方法具有较强的普适性，但是由于是DSP顺序控制，随着接入传感器类型增加，势必带来采集速率降低的后果。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种可配置的电机速度位置高速并行检测方法，有效解决由于场景变换带来的传感器部件不同而需要调整硬件电路和软件的问题，同时避免了传感器数量增加影响采集速率的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种可配置的电机速度位置高速并行检测方法，包括以下步骤：

1)选取至少一个电机传感器作为目标传感器，获取预先配置的目标传感器对应的类型参数和计算参数；

2)根据类型参数匹配目标传感器的接口通道，并行从对应的不同接口通道获取数据并解析得到每个目标传感器发出的以脉冲数为单位的目标传感器安装轴的位置原始值P_{origin i}，分别对各目标传感器的计算参数并行计算得到各目标传感器安装轴的速度原始值V_{origin i}；

3)选取目标旋转轴，从目标传感器中选取速度检测传感器和位置检测传感器，获取预先配置的速度检测传感器和位置检测传感器的转换参数，根据转换参数对位置检测传感器安装轴的位置原始值P_{origin m}和速度检测传感器安装轴的速度原始值V_{origin n}并行转换得到目标旋转轴的位置检测值P_actual和速度检测值V_actual。

进一步的，步骤1)之前还包括进行预先配置的步骤，具体包括：

S1)针对各电机传感器的接口类型设计对应的接口解析程序和接口通道，将各电机传感器分别接入对应的接口通道；

S2)配置各电机传感器对应的类型参数、计算参数和转换参数，在全局变量链表中设置第一存储区和第二存储区，将电机传感器对应的类型参数保存在第一存储区，将电机传感器对应的计算参数、电机传感器对应的转换参数保存在第二存储区。

进一步的，步骤3)之后还包括进行数据存储的步骤，具体为：将目标旋转轴的位置检测值P_actual和速度检测值V_actual保存在全局变量链表中。

进一步的，所述目标传感器对应的计算参数包括测速阈值、测速周期和传感器分辨率，步骤2)中对各目标传感器的计算参数并行计算包括以下步骤：

2.1)使用T法针对各目标传感器获得的当前脉冲的周期和对应的传感器分辨率并行计算得到实时速度值；

2.2)并行将每个目标传感器对应的实时速度值与对应的测速阈值进行比较，若实时速度值大于测速阈值，进入步骤2.3)，若实时速度值小于测速阈值，将实时速度值作为目标传感器安装轴的速度原始值V_{origin i}；

2.3)使用M法针对各目标传感器的当前测速周期、当前测速周期内的脉冲数以及传感器分辨率并行计算得到各目标传感器安装轴的速度原始值V_{origin i}。

进一步的，步骤3)中根据转换参数对位置检测传感器安装轴的位置原始值P_{origin m}转换得到目标旋转轴的位置检测值P_actual的函数表达式如下：

上式中，G_mj为位置检测传感器的刻度因子，Polarity_m为位置检测传感器的反馈极性，R_{resolution m}为位置检测传感器的传感器分辨率，N_{Calibration m}为位置检测传感器产生单位位移对应的传感器安装轴实际位移，D_{Calibration m}为位置检测传感器产生单位位移时发出的脉冲数，R_tmj为位置检测传感器安装轴与目标旋转轴的传动比，R_rmj为位置检测传感器安装轴与目标旋转轴的减速比。

进一步的，步骤3)中根据转换参数对速度检测传感器安装轴的速度原始值V_{origin n}转换得到目标旋转轴的速度检测值V_actual的函数表达式如下：

上式中，G_nj为速度检测传感器的刻度因子，Polarity_n为速度检测传感器的反馈极性，N_{Calibration n}为速度检测传感器产生单位位移对应的传感器安装轴实际位移，D_{Calibration n}为速度检测传感器产生单位位移时发出的脉冲数，R_tnj为速度检测传感器安装轴与目标旋转轴的传动比，R_rnj为速度检测传感器安装轴与目标旋转轴的减速比。

本发明还提供一种可配置的电机速度位置高速并行检测系统，包括MCU和FPGA，所述MCU和FPGA双向连接，所述MCU包括：

对象字典模块，用于保存并发送预先配置的目标传感器对应的类型参数和计算参数、速度检测传感器和位置检测传感器的转换参数，还用于获取并保存目标旋转轴的位置检测值P_actual和速度检测值V_actual；

刻度转换模块，用于针对速度检测传感器和位置检测传感器获取速度检测传感器和位置检测传感器的转换参数、位置检测传感器安装轴的位置原始值P_{origin m}和速度检测传感器安装轴的速度原始值V_{origin n}，根据转换参数对位置检测传感器安装轴的位置原始值P_{origin m}和速度检测传感器安装轴的速度原始值V_{origin n}并行转换得到目标旋转轴的位置检测值P_actual和速度检测值V_actual，并发送位置检测值P_actual和速度检测值V_actual；

所述FPGA包括：

测速测角配置模块，用于获取目标传感器对应的类型参数和计算参数，根据类型参数匹配目标传感器的接口通道和接口解析程序，并行从对应的接口通道获取数据并通过对应接口解析程序解析得到每个目标传感器反馈的脉冲数，并发送各目标传感器对应的脉冲数和计算参数；

速度位置检测模块，用于获取各目标传感器对应的脉冲数和计算参数，将脉冲数作为各目标传感器安装轴的位置原始值P_{origin i}，然后分别对各目标传感器的计算参数并行计算得到各目标传感器安装轴的速度原始值V_{origin i}，最后发送位置原始值P_{origin i}和速度原始值V_{origin i}。优选的，还包括用于MCU和FPGA数据交换的双口RAM模块，所述双口RAM模块设置于MCU和FPGA之间，所述双口RAM模块分别和MCU、FPGA双向连接。

本发明还提供一种可配置的电机速度位置高速并行检测系统，包括计算机设备，所述计算机设备被编程或配置以实现本发明的可配置的电机速度位置高速并行检测方法。

本发明还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有被编程或配置以实现本发明的可配置的电机速度位置高速并行检测方法的计算机程序。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.本发明的方法针对电机传感器预先配置对应的类型参数和计算参数，针对不同的目标传感器只需要获取对应的类型参数和计算参数，根据类型参数就能够匹配目标传感器的接口通道获取数据，根据计算参数就能够进行进一步的计算，避免针对不同传感器调整电路和软件；

2.本发明的方法采用并行处理的方式针对多个传感器采集的数据行处理，避免传感器数量增多影响采集速率。

3.本发明的方法针对目标旋转轴预先配置传感器安装轴和目标旋转轴的转换参数，根据实际需求从目标传感器中选取速度检测传感器和位置检测传感器，通过转换参数对速度检测传感器和位置检测传感器安装轴的原始值进行转换就能得到目标旋转轴的检测值，扩大了电机旋转轴的检测范围。

4.本发明的系统采用在FPGA中设置测速测角配置模块采集目标传感器的数据，由于使用FPGA的采集方式时采集频率可达100Khz或更高，因此实现了高速检测。

5.本发明的系统采用双口RAM模块进行MCU和FPGA的数据交换，保证MCU与FPGA进行高速数据交换。

附图说明

图1为本发明实施例的方法的步骤示意图。

图2为本发明实施例的方法的对象字典结构图。

图3为本发明实施例的系统的原理框图。

图4为本发明实施例的系统的内部数据传输时序图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的可配置的电机速度位置高速并行检测方法包括以下步骤：

1)选取至少一个电机传感器作为目标传感器，获取预先配置的目标传感器对应的类型参数和计算参数；

2)根据类型参数匹配目标传感器的接口通道，并行从对应的不同接口通道获取数据并解析得到每个目标传感器发出的以脉冲数为单位的目标传感器安装轴的位置原始值P_{origin i}，分别对各目标传感器的计算参数并行计算得到各目标传感器安装轴的速度原始值V_{origin i}；

3)选取目标旋转轴，从目标传感器中选取速度检测传感器和位置检测传感器，获取预先配置的速度检测传感器和位置检测传感器的转换参数，根据转换参数对位置检测传感器安装轴的位置原始值P_{origin m}和速度检测传感器安装轴的速度原始值V_{origin n}并行转换得到目标旋转轴的位置检测值P_actual和速度检测值V_actual。

对于步骤1)，本实施例中，通过预先配置对应的类型参数和计算参数，针对不同电机传感器只需要确定目标传感器并获取对应的类型参数和计算参数就可以进行下一步计算，避免针对不同电机传感器调整电路和软件付出过多的时间，提高了工作效率，具体的，本实施例的方法在步骤1)之前进行预先配置，具体为：

S1)针对各电机传感器的接口类型设计对应的接口解析程序和接口通道，将各电机传感器分别接入对应的接口通道，本实施例中针对目前广泛应用的典型传感器接口类型进行归纳并分类为ABZ差分信号、模拟量信号、RS485信号、SSI信号、正余弦信号等，然后分别针对这些接口类型设计对应的接口解析程序及接口通道，并将电机传感器接入与之接口相对应的通道中；

S2)针对所有电机传感器配置对应的类型参数和计算参数，类型参数包括传感器类型，计算参数包括测速阈值、时间门限、传感器分辨率等，时间门限即为单个测速周期的时长，传感器分辨率为传感器安装轴转动一圈即360°时传感器发出的脉冲数。对于接口类型为RS422信号、SSI信号的电机传感器，对应的类型参数还包括传感器波特率以对通信数据进行正确的发送和接收解码，然后在全局变量链表中设置第一存储区和第二存储区，将电机传感器对应的类型参数保存在第一存储区，将电机传感器对应的计算参数保存在第二存储区。因此将目标传感器分别在第一存储区和第二存储区进行匹配就能得到目标传感器对应的类型参数和计算参数。由于机械结构设计的不同，目标传感器极大可能并不在目标旋转轴上，而且极大可能目标旋转轴已经安装了减速器等其他装置。目标旋转轴的速度和位置值也并不是目标传感器安装轴的速度和位置值，所以需要将传感器安装轴的速度和位置值转换成为目标旋转轴的速度和位置值。因此，本实施例还针对每一个电机传感器设置该电机传感器安装轴与其他电机旋转轴的转换参数，并将转换参数保存在第二存储区。将目标旋转轴、速度检测传感器和位置检测传感器在第二存储区进行匹配就能得到速度检测传感器对应的速度检测传感器安装轴与目标旋转轴的转换参数以及位置检测传感器对应的位置检测传感器安装轴与目标旋转轴的转换参数。

为支持针对目标传感器的类型参数、计算参数或者转换参数进行修改，本实施例的方法还可以在步骤1)之前进行在线配置，即将调整后的目标传感器对应的类型参数保存在第一存储区替换原始数据，将调整后的目标传感器对应的计算参数保存在第二存储区替换原始数据，将调整后的目标传感器对应的转换参数保存在第二存储区替换原始数据。

进一步的，本实施例采用CANopen协议对电机传感器对应的类型参数和计算参数进行配置，即全局变量链表为对象字典，如图2所示，通过CANopen总线在对象字典中配置目标传感器对应的接口类型和计算参数，此时对象字典的CiA402设备子协议作为第一索引区，对象字典的制造商自定义区间作为第二索引区，可在CiA402设备子协议中设置类型参数，并在制造商自定义区间设置计算参数和转换参数。使用对象字典及CANopen协议，可方便的对传感器及速度位置检测相关的信息进行基于总线的在线修改和速度位置检测结果获取。通过CANopen总线的扩展，可以对复杂的大型系统的多个传感器信号进行同步采集和处理，有利于多个运动控制部件在精密加工、机器人、工业控制等领域的分布式协同控制及应用。此外，本实施例的方法还可以采用支持全局变量链表的其他协议。

对于步骤2)，由于类型参数包括传感器类型，通过传感器类型可以只选取目标传感器的接口通道而不影响其他类型的电机传感器，将目标传感器的接口通道选通并执行对应的接口解析程序解析从接口通道获得的数据，得到目标传感器的脉冲数。由于对于多个目标传感器采用并行的方式进行处理，可以避免传感器数量增多影响数据采集速度。此外，由于传感器的脉冲数与传感器安装轴的旋转角度对应，例如一个分辨率为10位的编码器每旋转一周会产生2^10＝1024个脉冲信号。如果单个测速周期内检测到512个脉冲，则与编码器同轴的电机旋转了180°。因此本实施例中以目标传感器反馈的脉冲数作为目标传感器安装轴的位置原始值P_{origin i}的单位便于后续计算。

在一般情况下，使用M法进行计算得到的速度值就是目标传感器安装轴的速度原始值V_{origin i}，但是，当目标传感器安装轴本身速度较小的情况下，使用M法进行计算得到的速度值会出现较大误差，并不适合作为目标传感器安装轴的速度原始值V_{origin i}，例如一个10位编码器此时速度为1°/S，则换算为脉冲单位就是2.8脉冲/S。如果测速周期的时间门限为1ms，则并不是每一个测速周期都能够检测到脉冲。若当前测速周期没检测到脉冲则速度值为0，若在某一个周期内内检测到了一个脉冲则计算得到速度值为1脉冲/ms＝1000脉冲/S＝351°/秒。此时则出现测速误差极大的情况。对于这种情况本实施例中采用T法进行计算，通过截至当前获得的脉冲数以及时间总长度计算得到一个脉冲的时间为357ms，则速度值为1/1024*360°/351ms＝1°/S，则能够精确测量速度，因此本实施例中采用阈值设定的方法，分别针对每一个目标传感器根据对应的测速阈值与其实时速度值的大小关系选择速度原始值V_{origin i}的计算方式，具体包括以下步骤：

2.1)使用T法针对各目标传感器获得的当前脉冲的周期和对应的传感器分辨率并行计算得到实时速度值；

2.2)并行将每个目标传感器对应的实时速度值与对应的测速阈值进行比较，若实时速度值大于测速阈值，进入步骤2.3)，若实时速度值小于测速阈值，将实时速度值作为目标传感器安装轴的速度原始值V_{origin i}；

2.3)使用M法针对各目标传感器的当前测速周期、当前测速周期内的脉冲数以及传感器分辨率并行计算得到各目标传感器安装轴的速度原始值V_{origin i}。

对于步骤3)，本实施例中转换参数包括反馈极性和刻度因子，反馈极性用于确定反馈数据的正负号，刻度因子可以将传感器单位换算为实际物理单位，刻度因子由分子和分母构成，分母表示传感器运动单位位移所产生的脉冲数，分子则为传感器产生单位位移对应的目标旋转轴实际位移，每一个电机传感器的刻度因子的函数表达式如下：

上式中，i'为电机传感器的序号，j'为电机旋转轴的序号，N_{Calibration i'}为该传感器产生单位位移对应的传感器安装轴实际位移，D_{Calibration i'}为该传感器产生单位位移时发出的脉冲数，R_ti'j'为该传感器安装轴与该旋转轴的传动比，R_ri'j'为该传感器安装轴与该旋转轴的减速比。

由于传感器分辨率为传感器安装轴转动一圈时传感器发出的脉冲数，因此，对于同一电机传感器，传感器产生单位位移对应的传感器安装轴实际位移N_{Calibration i'}与传感器产生单位位移时发出的脉冲数D_{Calibration i'}的比例结果与传感器分辨率的值相同。

对于某些具有计圈功能的多圈编码器，本实施例的转换参数还包括传感器圈数，这类传感器作为目标传感器时，步骤3)之前还包括根据转换参数调整位置原始值P_{origin i}的步骤，具体为：获取预先配置的目标传感器对应的传感器圈数，计算目标传感器对应的传感器圈数和传感器分辨率的乘积得到调整值，将调整值和位置原始值P_{origin i}相加得到目标传感器安装轴新的位置原始值P'_{origin i}。

本实施例步骤3)中对位置检测传感器安装轴的位置原始值P_{origin m}转换得到目标旋转轴的位置检测值P_actual的函数表达式如下：

上式中，m为位置检测传感器的序号，j为目标旋转轴的序号，G_mj为位置检测传感器的刻度因子，Polarity_m为位置检测传感器的反馈极性，R_{resolution m}为位置检测传感器的传感器分辨率，N_{Calibration m}为位置检测传感器产生单位位移对应的传感器安装轴实际位移，D_{Calibration m}为位置检测传感器产生单位位移时发出的脉冲数，R_tmj为位置检测传感器安装轴与目标旋转轴的传动比，R_rmj为位置检测传感器安装轴与目标旋转轴的减速比。

本实施例步骤3)中从目标传感器中选取速度检测传感器，对速度检测传感器安装轴的速度原始值V_{origin n}转换得到目标旋转轴的速度检测值V_actual的函数表达式如下：

上式中，n为速度检测传感器的序号，j为目标旋转轴的序号，G_nj为速度检测传感器的刻度因子，Polarity_n为速度检测传感器的反馈极性，N_{Calibration n}为速度检测传感器产生单位位移对应的传感器安装轴实际位移，D_{Calibration n}为速度检测传感器产生单位位移时发出的脉冲数，R_tnj为速度检测传感器安装轴与目标旋转轴的传动比，R_rnj为速度检测传感器安装轴与目标旋转轴的减速比。

进一步的，本实施例的步骤3)中位置检测传感器和速度检测传感器可以根据电机内部结构以及用户需求采用同一目标传感器或者不同目标传感器，电机内部结构较为简单或者电机只有一个电机传感器时，用户选取同一目标传感器作为位置检测传感器和速度检测传感器，电机内部结构复杂且有多个电机传感器时，用户可以选取不同目标传感器作为位置检测传感器和速度检测传感器，将同一目标传感器或者不同目标传感器作为位置检测传感器和速度检测传感器，便于用户根据实际情况进行灵活配置，能够以较高的效率得到检测结果。

进一步的，本实施例的步骤3)之后还包括进行数据存储的步骤，具体为：将目标旋转轴的位置检测值P_actual和速度检测值V_actual保存在对象字典中。在保存测量结果的同时可以实时更新测量结果。同时CANOpen协议下的的通信方式可周期性获取测量结果，也可根据任务非周期性获取测量结果。

如图3所示，本发明还提供一种可配置的电机速度位置高速并行检测系统，包括MCU和FPGA，MCU和FPGA双向连接，MCU包括：

对象字典模块，用于保存并发送预先配置的目标传感器对应的类型参数和计算参数、速度检测传感器和位置检测传感器的转换参数，还用于获取并保存目标旋转轴的位置检测值P_actual和速度检测值V_actual；

刻度转换模块，用于针对速度检测传感器和位置检测传感器获取速度检测传感器和位置检测传感器的转换参数、位置检测传感器安装轴的位置原始值P_{origin m}和速度检测传感器安装轴的速度原始值V_{origin n}，根据转换参数对位置检测传感器安装轴的位置原始值P_{origin m}和速度检测传感器安装轴的速度原始值V_{origin n}并行转换得到目标旋转轴的位置检测值P_actual和速度检测值V_actual，并发送位置检测值P_actual和速度检测值V_actual；

所述FPGA包括：

测速测角配置模块，用于获取目标传感器对应的类型参数和计算参数，根据类型参数匹配目标传感器的接口通道和接口解析程序，并行从对应的接口通道获取数据并通过对应接口解析程序解析得到每个目标传感器反馈的脉冲数，并发送各目标传感器对应的脉冲数和计算参数；

速度位置检测模块，用于获取各目标传感器对应的脉冲数和计算参数，将脉冲数作为各目标传感器安装轴的位置原始值P_{origin i}，然后分别对各目标传感器的计算参数并行计算得到各目标传感器安装轴的速度原始值V_{origin i}，最后发送位置原始值P_{origin i}和速度原始值V_{origin i}。

如图3所示，MCU和FPGA之间还设有用于MCU和FPGA数据交换的双口RAM模块，双口RAM模块分别和MCU、FPGA双向连接，保证MCU与FPGA进行高速数据交换。

根据图3描述本实施例的可配置的电机速度位置高速并行检测系统工作流程如下：

对象字典模块发送预先配置的目标传感器对应的类型参数和计算参数到双口RAM模块，如图3所示，本实施例中指定电机外接的传感器1至传感器N中的传感器1至传感器i为目标传感器(i＜N)，对象字典模块发送传感器1至传感器i对应的类型参数和计算参数到双口RAM模块；

测速测角配置模块从双口RAM模块获取传感器1至传感器i对应的类型参数和计算参数，并根据传感器1至传感器i对应的类型参数选通传感器1至传感器i的接口通道，然后并行从传感器1至传感器i的接口通道获取数据并通过对应接口解析程序解析得到传感器1至传感器i反馈的脉冲数，并发送传感器1至传感器i对应的脉冲数和计算参数到速度位置检测模块；

速度位置检测模块传感器1至传感器i对应的脉冲数和计算参数后，将传感器1至传感器i对应的脉冲数作为传感器1至传感器i对应的传感器安装轴的位置原始值P_{origin 1}至P_{origin i}，然后分别对传感器1至传感器i对应的计算参数并行计算得到传感器1至传感器i对应的传感器安装轴的速度原始值V_{origin 1}至V_{origin i}，发送传感器1对应的位置原始值P_{origin 1}和速度原始值V_{origin 1}至传感器i对应的位置原始值P_{origin i}和速度原始值V_{origin i}到双口RAM模块；

刻度转换模块针对本实施例中指定的位置检测传感器和速度检测传感器从双口RAM模块获取作为位置检测传感器的传感器m对应的位置原始值P_{origin m}以及作为速度检测传感器的传感器n对应的速度原始值V_{origin n}(m，n＜i)，刻度转换模块还针对本实施例中指定的目标旋转轴、位置检测传感器和速度检测传感器从对象字典模块获取位置检测传感器和速度检测传感器对应的转换参数，并分别根据转换参数将传感器m对应的位置原始值P_{origin m}转换为目标旋转轴的位置检测值P_actual，将传感器n对应的速度原始值V_{origin n}转换为目标旋转轴的位置检测值V_actual，最后将目标旋转轴的位置检测值P_actual和位置检测值V_actual发送给对象字典模块进行保存。

如图4所示，本实施例中，在上电初始化阶段，MCU根据在线配置或预设配置将对象字典模块中的目标传感器对应的类型参数和计算参数发送到双口RAM中。FPGA在20us的周期不断的根据目标传感器对应的类型参数和计算参数计算目标传感器安装轴的位置原始值P_{origin i}和速度原始值V_{origin i}并发送到双口RAM中，而MCU中刻度转换模块以伺服周期为基准，从双口RAM中获取位置检测传感器安装轴的位置原始值P_{origin m}和速度检测传感器安装轴的速度原始值V_{origin n}，将位置原始值P_{origin m}和速度原始值V_{origin n}转换得到目标旋转轴的位置检测值P_actual和速度检测值V_actual并更新MCU中对象字典模块对应存储位置的数据，以此完整的实现本实施例的方法的全部流程，并实现本实施例的系统的完整功能。根据实际控制需要，伺服周期可以灵活设置，最快可以达到20us，以使得能够对FPGA每个周期的计算结果中位置检测传感器安装轴的位置原始值P_{origin m}和速度检测传感器安装轴的速度原始值V_{origin n}实时转换并保存转换结果。

本实施例还提供一种可配置的电机速度位置高速并行检测系统，包括计算机设备，计算机设备被编程或配置以实现本实施例的可配置的电机速度位置高速并行检测方法。

本实施例还提供一种计算机存储介质，计算机存储介质存储有被编程或配置以实现本实施例的可配置的电机速度位置高速并行检测方法的计算机程序。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种可配置的电机速度位置高速并行检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)选取至少一个电机传感器作为目标传感器，获取预先配置的目标传感器对应的类型参数和计算参数；

2)根据类型参数匹配目标传感器的接口通道，并行从对应的不同接口通道获取数据并解析得到每个目标传感器发出的以脉冲数为单位的目标传感器安装轴的位置原始值P_{origin i}，分别对各目标传感器的计算参数并行计算得到各目标传感器安装轴的速度原始值V_{origin i}；

3)选取目标旋转轴，从目标传感器中选取速度检测传感器和位置检测传感器，获取预先配置的速度检测传感器和位置检测传感器的转换参数，根据转换参数对位置检测传感器安装轴的位置原始值P_{origin m}和速度检测传感器安装轴的速度原始值V_{origin n}并行转换得到目标旋转轴的位置检测值P_actual和速度检测值V_actual。

2.根据权利要求1所述的可配置的电机速度位置高速并行检测方法，其特征在于，步骤1)之前还包括进行预先配置的步骤，具体包括：

S1)针对各电机传感器的接口类型设计对应的接口解析程序和接口通道，将各电机传感器分别接入对应的接口通道；

S2)配置各电机传感器对应的类型参数、计算参数和转换参数，在全局变量链表中设置第一存储区和第二存储区，将电机传感器对应的类型参数保存在第一存储区，将电机传感器对应的计算参数、电机传感器对应的转换参数保存在第二存储区。

3.根据权利要求2所述的可配置的电机速度位置高速并行检测方法，其特征在于，步骤3)之后还包括进行数据存储的步骤，具体为：将目标旋转轴的位置检测值P_actual和速度检测值V_actual保存在全局变量链表中。

4.根据权利要求1所述的可配置的电机速度位置高速并行检测方法，其特征在于，所述目标传感器对应的计算参数包括测速阈值、测速周期和传感器分辨率，步骤2)中对各目标传感器的计算参数并行计算包括以下步骤：

2.1)使用T法针对各目标传感器获得的当前脉冲的周期和对应的传感器分辨率并行计算得到实时速度值；

2.2)并行将每个目标传感器对应的实时速度值与对应的测速阈值进行比较，若实时速度值大于测速阈值，进入步骤2.3)，若实时速度值小于测速阈值，将实时速度值作为目标传感器安装轴的速度原始值V_{origin i}；

2.3)使用M法针对各目标传感器的当前测速周期、当前测速周期内的脉冲数以及传感器分辨率并行计算得到各目标传感器安装轴的速度原始值V_{origin i}。

5.根据权利要求1所述的可配置的电机速度位置高速并行检测方法，其特征在于，步骤3)中根据转换参数对位置检测传感器安装轴的位置原始值P_{origin m}转换得到目标旋转轴的位置检测值P_actual的函数表达式如下：

上式中，G_mj为位置检测传感器的刻度因子，Polarity_m为位置检测传感器的反馈极性，R_{resolution m}为位置检测传感器的传感器分辨率，N_{Calibration m}为位置检测传感器产生单位位移对应的传感器安装轴实际位移，D_{Calibration m}为位置检测传感器产生单位位移时发出的脉冲数，R_tmj为位置检测传感器安装轴与目标旋转轴的传动比，R_rmj为位置检测传感器安装轴与目标旋转轴的减速比。

6.根据权利要求1所述的可配置的电机速度位置高速并行检测方法，其特征在于，步骤3)中根据转换参数对速度检测传感器安装轴的速度原始值V_{origin n}转换得到目标旋转轴的速度检测值V_actual的函数表达式如下：

上式中，G_nj为速度检测传感器的刻度因子，Polarity_n为速度检测传感器的反馈极性，N_{Calibration n}为速度检测传感器产生单位位移对应的传感器安装轴实际位移，D_{Calibration n}为速度检测传感器产生单位位移时发出的脉冲数，R_tnj为速度检测传感器安装轴与目标旋转轴的传动比，R_rnj为速度检测传感器安装轴与目标旋转轴的减速比。

7.一种可配置的电机速度位置高速并行检测系统，其特征在于，包括MCU和FPGA，所述MCU和FPGA双向连接，所述MCU包括：

对象字典模块，用于保存并发送预先配置的目标传感器对应的类型参数和计算参数、速度检测传感器和位置检测传感器的转换参数，还用于获取并保存目标旋转轴的位置检测值P_actual和速度检测值V_actual；

刻度转换模块，用于针对速度检测传感器和位置检测传感器获取速度检测传感器和位置检测传感器的转换参数、位置检测传感器安装轴的位置原始值P_{origin m}和速度检测传感器安装轴的速度原始值V_{origin n}，根据转换参数对位置检测传感器安装轴的位置原始值P_{origin m}和速度检测传感器安装轴的速度原始值V_{origin n}并行转换得到目标旋转轴的位置检测值P_actual和速度检测值V_actual，并发送位置检测值P_actual和速度检测值V_actual；

所述FPGA包括：

测速测角配置模块，用于获取目标传感器对应的类型参数和计算参数，根据类型参数匹配目标传感器的接口通道和接口解析程序，并行从对应的接口通道获取数据并通过对应接口解析程序解析得到每个目标传感器反馈的脉冲数，并发送各目标传感器对应的脉冲数和计算参数；

速度位置检测模块，用于获取各目标传感器对应的脉冲数和计算参数，将脉冲数作为各目标传感器安装轴的位置原始值P_{origin i}，然后分别对各目标传感器的计算参数并行计算得到各目标传感器安装轴的速度原始值V_{origin i}，最后发送位置原始值P_{origin i}和速度原始值V_{origin i}。

8.根据权利要求7所述的可配置的电机速度位置高速并行检测系统，其特征在于，还包括用于MCU和FPGA数据交换的双口RAM模块，所述双口RAM模块设置于MCU和FPGA之间，所述双口RAM模块分别和MCU、FPGA双向连接。

9.一种可配置的电机速度位置高速并行检测系统，包括计算机设备，其特征在于，所述计算机设备被编程或配置以实现权利要求1～6任一所述的可配置的电机速度位置高速并行检测方法。

10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有被编程或配置以实现权利要求1～6任一所述的可配置的电机速度位置高速并行检测方法的计算机程序。

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