CN111879342A - 一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法，通过对传统非线性跟踪微分器的计算过程进行改进，在得到两个连续的初始m值之后，通过计算得到m差值，并根据m差值的大小对最新得到的初始m值进行调整以得到已处理m值，在调整时保证m差值始终处于‑180°至180°之间，以防止已处理m值过圈，从而避免过圈问题引起的绝对式编码器输出振荡。本发明还提供了一种编码器测速装置、一种编码器测速设备以及一种计算机可读存储介质，同样具有上述有益效果。

Description

一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法及装置
技术领域
本发明涉及工业自动化技术领域，特别是涉及一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法、一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速装置、一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速设备以及一种计算机可读存储介质。
背景技术
编码器是集光、机、电于一体的精密位移传感器，已经广泛用于望远镜转台、经纬仪等设备中，其采集精度直接决定设备的整体性能。常用的编码器主要分为增量式编码器和绝对式编码器两种，增量式编码器在系统上电后需要寻零操作，而绝对式编码器可以直接读取当前编码器的位置信息，这一优点明显优于增量式编码器，所以常选用高精度的绝对式编码器作为控制系统反馈元件。由于光电编码器只输出测量所需的角度值，因此需对编码器输出的位置信息进行微分处理，提取出速度信号用于实现系统的闭环控制。
针对绝对式编码器的输出角度数据，工程上应用最多的是采用差分测速的处理形式，以得到角速度信息。但这种方法具有噪声干扰大的问题，很难得到适用于高精度应用场合下的速度信号。
非线性跟踪微分器不基于对象模型，可以从受到噪声污染的信号中快速有效地估计出输入信号及其微分信号，由于用积分方式代替微分方式，避免了常规差分算法带来的噪声放大问题。但是由于绝对式的编码器在应用时存在过圈问题，即绝对编码器在转动过程中，其输出码值在达到最大值后，码变将为0，此时直接应用非线性跟踪微分器进行绝对式编码器测速，将使微分器输出振荡，跟踪结果受到影响。所以如何解决在使用非线性跟踪微分器对绝对式编码器测速时的过圈问题时本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法，可以解决过圈问题；本发明的另一目的在于提供一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速装置、一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速设备以及一种计算机可读存储介质，可以解决过圈问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法，包括：
根据预设采样间隔采集绝对式编码器输出的角度值；
根据所述角度值计算微分信号初值和跟踪信号初值；
将所述跟踪信号初值减去最新采集的所述角度值，得到初始m值；
当计算得到至少两个所述初始m值时，将最新得到的所述初始m值减去前一时刻得到的所述初始m值得到m差值；
当所述m差值大于180°时，将最新得到的所述初始m值减360°作为已处理m值；当所述m差值小于-180°时，将最新得到的所述初始m值加360°作为已处理m值；当所述m差值处于-180°至180°，包括端点值时，将最新得到的所述初始m值作为已处理m值；
调用跟踪数据计算子模型，根据所述微分信号初值、所述跟踪信号初值和所述采样间隔时间计算得到初始跟踪数据；
调用微分数据计算子模型，根据所述微分信号初值、所述已处理m值和所述采样间隔时间计算得到微分数据。
可选的，所述调用跟踪数据计算子模型，根据所述微分信号初值、所述跟踪信号初值和所述采样间隔时间计算得到初始跟踪数据之后，还包括：
对所述初始跟踪数据进行360求模运算得到已处理跟踪数据。
可选的，所述根据所述角度值计算微分信号初值和跟踪信号初值包括：
当非首次计算所述跟踪信号初值时，使最新的所述微分数据替换所述微分信号初值，使最新的所述已处理跟踪数据替换所述跟踪信号初值。
可选的，所述当非首次计算所述跟踪信号初值时，使最新的所述微分数据替换所述微分信号初值，使最新的所述已处理跟踪数据替换所述跟踪信号初值包括：
在所述采集绝对式编码器输出的角度值之前，使最新的所述微分数据替换所述微分信号初值，并使最新的所述已处理跟踪数据替换所述跟踪信号初值。
可选的，所述根据所述角度值计算微分信号初值和跟踪信号初值包括：
当首次计算所述跟踪信号初值时，将连续两次采集的所述角度值做差并除以采样间隔时间得到所述微分信号初值，将连续两次采集中后一次采集的所述角度值作为所述跟踪信号初值。
可选的，在将所述跟踪信号初值减去最新采集的所述角度值，得到初始m值之后，还包括：
当仅计算得到一个所述初始m值时，将所述初始m值作为已处理m值。
本发明还提供了一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速装置，包括：
采集模块：用于根据预设采样间隔采集绝对式编码器输出的角度值；
初值模块：用于根据所述角度值计算微分信号初值和跟踪信号初值；
初始m值模块：用于将所述跟踪信号初值减去最新采集的所述角度值，得到初始m值；
m差值模块：用于当计算得到至少两个所述初始m值时，将最新得到的所述初始m值减去前一时刻得到的所述初始m值得到m差值；
m值过圈处理模块：用于当所述m差值大于180°时，将最新得到的所述初始m值减360°作为已处理m值；当所述m差值小于-180°时，将最新得到的所述初始m值加360°作为已处理m值；当所述m差值处于-180°至180°，包括端点值时，将最新得到的所述初始m值作为已处理m值；
初始跟踪数据模块：用于调用跟踪数据计算子模型，根据所述微分信号初值、所述跟踪信号初值和所述采样间隔时间计算得到初始跟踪数据；
微分数据模块：用于调用微分数据计算子模型，根据所述微分信号初值、所述已处理m值和所述采样间隔时间计算得到微分数据。
可选的，还包括：
求模运算模块：用于对所述初始跟踪数据进行360求模运算得到已处理跟踪数据。
本发明还提供了一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速设备，所述设备包括：
存储器：用于存储计算机程序；
处理器：用于执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法的步骤。
本发明所提供的一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法，包括根据预设采样间隔采集绝对式编码器输出的角度值；根据角度值计算微分信号初值和跟踪信号初值；将跟踪信号初值减去最新采集的角度值，得到初始m值；当计算得到至少两个初始m值时，将最新得到的初始m值减去前一时刻得到的初始m值得到m差值；当m差值大于180°时，将最新得到的初始m值减360°作为已处理m值；当m差值小于-180°时，将最新得到的初始m值加360°作为已处理m值；当m差值处于-180°至180°，包括端点值时，将最新得到的初始m值作为已处理m值；调用跟踪数据计算子模型，根据微分信号初值、跟踪信号初值和采样间隔时间计算得到初始跟踪数据；调用微分数据计算子模型，根据微分信号初值、已处理m值和采样间隔时间计算得到微分数据。
通过对传统非线性跟踪微分器的计算过程进行改进，在得到两个连续的初始m值之后，通过计算得到m差值，并根据m差值的大小对最新得到的初始m值进行调整以得到已处理m值，在调整时保证m差值始终处于-180°至180°之间，以防止已处理m值过圈，从而避免过圈问题引起的绝对式编码器输出振荡。
本发明还提供了一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速装置、一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速设备以及一种计算机可读存储介质，同样具有上述有益效果，在此不再进行赘述。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法的流程图；
图2为本发明实施例所提供的一种具体的基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法的流程图；
图3为本发明实施例所提供的一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速装置的结构框图；
图4为本发明实施例所提供的一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速设备的结构框图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法。在现有技术中，由于绝对式的编码器在应用时存在过圈问题，即绝对编码器在转动过程中，其输出码值在达到最大值后，码变将为0，此时直接应用非线性跟踪微分器进行绝对式编码器测速，将使微分器输出振荡，跟踪结果受到影响。
而本发明所提供的一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法，包括根据预设采样间隔采集绝对式编码器输出的角度值；根据角度值计算微分信号初值和跟踪信号初值；将跟踪信号初值减去最新采集的角度值，得到初始m值；当计算得到至少两个初始m值时，将最新得到的初始m值减去前一时刻得到的初始m值得到m差值；当m差值大于180°时，将最新得到的初始m值减360°作为已处理m值；当m差值小于-180°时，将最新得到的初始m值加360°作为已处理m值；当m差值处于-180°至180°，包括端点值时，将最新得到的初始m值作为已处理m值；调用跟踪数据计算子模型，根据微分信号初值、跟踪信号初值和采样间隔时间计算得到初始跟踪数据；调用微分数据计算子模型，根据微分信号初值、已处理m值和采样间隔时间计算得到微分数据。
通过对传统非线性跟踪微分器的计算过程进行改进，在得到两个连续的初始m值之后，通过计算得到m差值，并根据m差值的大小对最新得到的初始m值进行调整以得到已处理m值，在调整时保证m差值始终处于-180°至180°之间，以防止已处理m值过圈，从而避免过圈问题引起的绝对式编码器输出振荡。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。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。
请参考图1，图1为本发明实施例所提供的一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法的流程图。
参见图1，在本发明实施例中，基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法包括：
S101：根据预设采样间隔采集绝对式编码器输出的角度值。
在本步骤中，通常需要对绝对式编码器的数据进行采集，并将采集到的数据转换得到角度信息，即角度值，该角度值的取值范围通常在0°至360°之间，包括端点值。有关绝对式编码器的具体结构可以参考现有技术，在此不再进行赘述。
需要说明的是，下述步骤均在每获取一次上述角度值之后执行一遍，即在连续两次获取绝对式编码器输出的角度值之间，通常仅执行一遍下述流程。通常情况下，在本发明实施例中会预先设置一采样间隔，然后依据该采样间隔采集绝对式编码器输出的角度值。有关该采样间隔的具体数值可以根据实际情况自行设定，在此不做具体限定。
S102：根据角度值计算微分信号初值和跟踪信号初值。
在本步骤中，会根据S101中获取的角度值计算微分信号初值和跟踪信号初值，其中微分信号初值用于最终计算得到绝对式编码器测速的微分量，即实现速度提取；而跟踪信号初值用于最终计算得到当前绝对式编码器角度值的跟踪量，即实现角度跟踪。有关微分信号初值和跟踪信号初值的具体内容将在下述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
S103：将跟踪信号初值减去最新采集的角度值，得到初始m值。
在本步骤中，会用跟踪信号初值减去最新采集的角度值，得到初始m值，该初始m值即现有技术中非线性跟踪微分器内计算时所需的m值。
S104：当计算得到至少两个初始m值时，将最新得到的初始m值减去前一时刻得到的初始m值得到m差值。
在本步骤中，当计算到两个初始m值时，会通过最新连续的两个初始m值计算得到m差值，具体是将最新得到的初始m值减去前一时刻得到的初始m值，以得到m差值。
S105：当m差值大于180°时，将最新得到的初始m值减360°作为已处理m值；当m差值小于-180°时，将最新得到的初始m值加360°作为已处理m值；当m差值处于-180°至180°，包括端点值时，将最新得到的初始m值作为已处理m值。
在本步骤中会基于S104中得到的m差值的具体数值对最新得到的初始m值的数值进行调整，具体的，当m差值大于180°时，将最新得到的初始m值减360°作为已处理m值，即当绝对式编码器输出的角度值的变化量顺时针大于半圈时，需要往回拨一圈以防止过圈；当m差值小于-180°时，将最新得到的初始m值加360°作为已处理m值，即当绝对式编码器输出的角度值的变化量逆时针大于半圈时，需要往前拨一圈以防止过圈；当m差值处于-180°至180°，包括端点值时，将最新得到的初始m值作为已处理m值，即当m差值处于-180°至180°，包括端点值时，不需要进行过圈处理。
需要说明的是，当首次运行上述S103时，仅会得到一个初始m值，此时不会执行上述S105，而是直接将初始m值作为已处理m值，以便执行下述流程。即在本发明实施例中，通常还具有一个与本发明实施例中S104至S105并行的步骤，为当仅计算得到一个所述初始m值时，将所述初始m值作为已处理m值。
S106：调用跟踪数据计算子模型，根据微分信号初值、跟踪信号初值和采样间隔时间计算得到初始跟踪数据。
跟踪数据计算子模型即非线性跟踪微分器用于计算绝对式编码器角度值的跟踪量的模型，在本步骤中依据该跟踪数据计算子模型，通过微分信号初值、跟踪信号初值和采样间隔时间可以计算得到初始跟踪数据。有关初始跟踪数据的具体计算过程将在下述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
S107：调用微分数据计算子模型，根据微分信号初值、已处理m值和采样间隔时间计算得到微分数据。
微分数据计算子模型即非线性跟踪微分器用于计算绝对式编码器测速的微分量的模型，在本步骤中依据该微分数据计算子模型，通过微分信号初值、已处理m值和采样间隔时间可以计算得到微分数据。有关微分数据的具体计算过程将在下述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
上述初始跟踪数据用于绝对式编码器使用过程中的循环获取其输出的角度值，而微分数据可以表征绝对式编码器测速信号，在实际使用过程中可以通过该微分数据表示测量的物理量。
本发明实施例所提供的一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法，包括根据预设采样间隔采集绝对式编码器输出的角度值；根据角度值计算微分信号初值和跟踪信号初值；将跟踪信号初值减去最新采集的角度值，得到初始m值；当计算得到至少两个初始m值时，将最新得到的初始m值减去前一时刻得到的初始m值得到m差值；当m差值大于180°时，将最新得到的初始m值减360°作为已处理m值；当m差值小于-180°时，将最新得到的初始m值加360°作为已处理m值；当m差值处于-180°至180°，包括端点值时，将最新得到的初始m值作为已处理m值；调用跟踪数据计算子模型，根据微分信号初值、跟踪信号初值和采样间隔时间计算得到初始跟踪数据；调用微分数据计算子模型，根据微分信号初值、已处理m值和采样间隔时间计算得到微分数据。
通过对传统非线性跟踪微分器的计算过程进行改进，在得到两个连续的初始m值之后，通过计算得到m差值，并根据m差值的大小对最新得到的初始m值进行调整以得到已处理m值，在调整时保证m差值始终处于-180°至180°之间，以防止已处理m值过圈，从而避免过圈问题引起的绝对式编码器输出振荡。
有关本发明所提供的一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法的具体内容将在下述发明实施例中做详细介绍。
请参考图2，图2为本发明实施例所提供的一种具体的基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法的流程图。
参见图2，在本发明实施例中，基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法包括：
S201：根据预设采样间隔采集绝对式编码器输出的角度值。
本步骤与上述S101基本一致，详细内容请参考上述发明实施例，在此不再进行赘述。
S202：当首次计算跟踪信号初值时，将连续两次采集的角度值做差并除以采样间隔时间得到微分信号初值，将连续两次采集中后一次采集的角度值作为跟踪信号初值。
当首次计算跟踪信号初值时，具体会将连续两次采集的角度值做差并除以采样间隔时间得到所述微分信号初值，将连续两次采集中后一次采集的所述角度值作为所述跟踪信号初值，该首次计算跟踪信号初值以及首次计算微分信号初值的过程可以参考现有技术中传统非线性跟踪微分器的计算方法，在此不再进行赘述。
S203：当非首次计算跟踪信号初值时，使最新的微分数据替换微分信号初值，使最新的已处理跟踪数据替换跟踪信号初值。
由于在编码器测速时，基本上不会仅仅执行一遍上述发明实施例所提供的流程。相应的在多次运算过程中，当非首次计算跟踪信号初值以及微分信号初值时，会将上次运算迭代时所产生的微分数据作为本次运算所需的微分信号初值，并将上次运算迭代时所产生的已处理跟踪数据作为本次运算所需的跟踪信号初值。有关已处理跟踪数据的具体内容将在下述内容中做详细介绍，在此不再进行赘述。
具体的，在本发明实施例中，可以在所述采集绝对式编码器输出的角度值之前，使最新的所述微分数据替换所述微分信号初值，并使最新的所述已处理跟踪数据替换所述跟踪信号初值。即在上一轮运算过程中计算出微分数据以及已处理跟踪数据之后，直接使最新的微分数据替换微分信号初值，并使最新的已处理跟踪数据替换跟踪信号初值，从而在不增加运算量的前提下，便于程序的编写。
S204：将跟踪信号初值减去最新采集的角度值，得到初始m值。
S205：当计算得到至少两个初始m值时，将最新得到的初始m值减去前一时刻得到的初始m值得到m差值。
S206：当m差值大于180°时，将最新得到的初始m值减360°作为已处理m值；当m差值小于-180°时，将最新得到的初始m值加360°作为已处理m值；当m差值处于-180°至180°，包括端点值时，将最新得到的初始m值作为已处理m值。
S207：调用跟踪数据计算子模型，根据微分信号初值、跟踪信号初值和采样间隔时间计算得到初始跟踪数据。
在本发明实施例中，S204至S207与上述发明实施例中S103至S106基本一致，详细内容已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
在本发明实施例中，若计跟踪信号初值为r1_1、微分信号初值为r2_1、采样间隔时间为h，则跟踪数据计算子模型为：
r1＝r1_1+h*r2_1；
其中r1为初始跟踪数据。
S208：对初始跟踪数据进行360求模运算得到已处理跟踪数据。
有关求模运算的具体内容可以参考现有技术，在此不再进行赘述。在本步骤中，具体会对初始跟踪数据进行360求模运算，即假设初始跟踪数据r1值为365，则r1进行360求模运算后的已处理跟踪数据值为5；假设初始跟踪数据r1值为30，则r1进行360求模运算后的已处理跟踪数据值为30，从而保证已处理跟踪数据的值不会超过360，从而防止在绝对式编码器连续多圈运转时，出现微分器跟踪编码器角度的无限增大问题，在实际工程中可以有效避免定义编码器变量的溢出问题。
S209：调用微分数据计算子模型，根据微分信号初值、已处理m值和采样间隔时间计算得到微分数据。
本步骤与上述发明实施例中S107基本类似，上述详细内容已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
在本发明实施例中，若计以处理m值为m、微分信号初值为r2_1、采样间隔时间为h，则微分数据计算子模型为：
r2＝r2_1+h*fst(m，r2_1，δ，h)；
其中，r2为微分数据，δ为决定跟踪快慢的参数，fst(.)函数为最速控制综合函数，其具体描述如下：
Figure BDA0002615256570000111
Figure BDA0002615256570000121
上式中，d＝δh；d0＝hd；y＝x1+hx2；
Figure BDA0002615256570000122
将上式中的x1替换为处理m值m，将上式中的x2替换为微分信号初值为r2_1，即可应用于本发明实施例中的微分数据计算子模型。
本发明所提供的一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法，通过对初始跟踪数据进行360求模运算得到已处理跟踪数据，可以防止在绝对式编码器连续多圈运转时，出现微分器跟踪编码器角度的无限增大问题，在实际工程中可以有效避免定义编码器变量的溢出问题。
下面对本发明实施例所提供的一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速装置进行介绍，下文描述的编码器测速装置与上文描述的编码器测速方法可相互对应参照。
请参考图3，图3为本发明实施例所提供的一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速装置的结构框图。
参见图3，在本发明实施例中，基于非线性跟踪微分器的编码器测速装置可以包括：
采集模块100：用于根据预设采样间隔采集绝对式编码器输出的角度值。
初值模块200：用于根据所述角度值计算微分信号初值和跟踪信号初值。
初始m值模块300：用于将所述跟踪信号初值减去最新采集的所述角度值，得到初始m值。
m差值模块400：用于当计算得到至少两个所述初始m值时，将最新得到的所述初始m值减去前一时刻得到的所述初始m值得到m差值。
m值过圈处理模块500：用于当所述m差值大于180°时，将最新得到的所述初始m值减360°作为已处理m值；当所述m差值小于-180°时，将最新得到的所述初始m值加360°作为已处理m值；当所述m差值处于-180°至180°，包括端点值时，将最新得到的所述初始m值作为已处理m值。
初始跟踪数据模块600：用于调用跟踪数据计算子模型，根据所述微分信号初值、所述跟踪信号初值和所述采样间隔时间计算得到初始跟踪数据。
微分数据模块700：用于调用微分数据计算子模型，根据所述微分信号初值、所述已处理m值和所述采样间隔时间计算得到微分数据。
作为优选的，在本发明实施例中，还包括：
求模运算模块：用于对所述初始跟踪数据进行360求模运算得到已处理跟踪数据。
作为优选的，在本发明实施例中，初值模块200包括：
第一初值单元：用于当非首次计算所述跟踪信号初值时，使最新的所述微分数据替换所述微分信号初值，使最新的所述已处理跟踪数据替换所述跟踪信号初值。
作为优选的，在本发明实施例中，第一初值单元具体用于：
在所述采集绝对式编码器输出的角度值之前，使最新的所述微分数据替换所述微分信号初值，并使最新的所述已处理跟踪数据替换所述跟踪信号初值。
作为优选的，在本发明实施例中，初值模块200包括：
第二初值单元：用于当首次计算所述跟踪信号初值时，将连续两次采集的所述角度值做差并除以采样间隔时间得到所述微分信号初值，将连续两次采集中后一次采集的所述角度值作为所述跟踪信号初值。
作为优选的，在本发明实施例中，还包括：
首次初始m值模块：用于当仅计算得到一个所述初始m值时，将所述初始m值作为已处理m值。
本实施例的基于非线性跟踪微分器的编码器测速装置用于实现前述的基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法，因此编码器测速装置中的具体实施方式可见前文中编码器测速方法的实施例部分，例如，采集模块100，初值模块200，初始m值模块300，m差值模块400，m值过圈处理模块500，初始跟踪数据模块600，微分数据模块700分别用于实现上述基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法中步骤S101，S102，S103，S104，S105，S106以及S107，所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再赘述。
下面对本发明实施例提供的一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速设备进行介绍，下文描述的编码器测速设备与上文描述的编码器测速方法以及编码器测速装置可相互对应参照。
请参考图4，图4为本发明实施例所提供的一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速设备的结构框图。
参照图4，该基于非线性跟踪微分器的编码器测速设备可以包括处理器11和存储器12。
所述存储器12用于存储计算机程序；所述处理器11用于执行所述计算机程序时实现上述发明实施例中所述的基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法。
本实施例的基于非线性跟踪微分器的编码器测速设备中处理器11用于安装上述发明实施例中所述的基于非线性跟踪微分器的编码器测速装置，同时处理器11与存储器12相结合可以实现上述任一发明实施例中所述的基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法。因此编码器测速设备中的具体实施方式可见前文中的编码器测速方法的实施例部分，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再赘述。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一发明实施例中所介绍的一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法。其余内容可以参照现有技术，在此不再进行展开描述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法、一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速装置、一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速设备以及一种计算机可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法，其特征在于，包括：
根据预设采样间隔采集绝对式编码器输出的角度值；
根据所述角度值计算微分信号初值和跟踪信号初值；
将所述跟踪信号初值减去最新采集的所述角度值，得到初始m值；
当计算得到至少两个所述初始m值时，将最新得到的所述初始m值减去前一时刻得到的所述初始m值得到m差值；
当所述m差值大于180°时，将最新得到的所述初始m值减360°作为已处理m值；当所述m差值小于-180°时，将最新得到的所述初始m值加360°作为已处理m值；当所述m差值处于-180°至180°，包括端点值时，将最新得到的所述初始m值作为已处理m值；
调用跟踪数据计算子模型，根据所述微分信号初值、所述跟踪信号初值和所述采样间隔时间计算得到初始跟踪数据；
调用微分数据计算子模型，根据所述微分信号初值、所述已处理m值和所述采样间隔时间计算得到微分数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调用跟踪数据计算子模型，根据所述微分信号初值、所述跟踪信号初值和所述采样间隔时间计算得到初始跟踪数据之后，还包括：
对所述初始跟踪数据进行360求模运算得到已处理跟踪数据。
3.根据权利要求足2所述的方法，其特征在于，所述根据所述角度值计算微分信号初值和跟踪信号初值包括：
当非首次计算所述跟踪信号初值时，使最新的所述微分数据替换所述微分信号初值，使最新的所述已处理跟踪数据替换所述跟踪信号初值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述当非首次计算所述跟踪信号初值时，使最新的所述微分数据替换所述微分信号初值，使最新的所述已处理跟踪数据替换所述跟踪信号初值包括：
在所述采集绝对式编码器输出的角度值之前，使最新的所述微分数据替换所述微分信号初值，并使最新的所述已处理跟踪数据替换所述跟踪信号初值。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述角度值计算微分信号初值和跟踪信号初值包括：
当首次计算所述跟踪信号初值时，将连续两次采集的所述角度值做差并除以采样间隔时间得到所述微分信号初值，将连续两次采集中后一次采集的所述角度值作为所述跟踪信号初值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述跟踪信号初值减去最新采集的所述角度值，得到初始m值之后，还包括：
当仅计算得到一个所述初始m值时，将所述初始m值作为已处理m值。
7.一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速装置，其特征在于，包括：
采集模块：用于根据预设采样间隔采集绝对式编码器输出的角度值；
初值模块：用于根据所述角度值计算微分信号初值和跟踪信号初值；
初始m值模块：用于将所述跟踪信号初值减去最新采集的所述角度值，得到初始m值；
m差值模块：用于当计算得到至少两个所述初始m值时，将最新得到的所述初始m值减去前一时刻得到的所述初始m值得到m差值；
m值过圈处理模块：用于当所述m差值大于180°时，将最新得到的所述初始m值减360°作为已处理m值；当所述m差值小于-180°时，将最新得到的所述初始m值加360°作为已处理m值；当所述m差值处于-180°至180°，包括端点值时，将最新得到的所述初始m值作为已处理m值；
初始跟踪数据模块：用于调用跟踪数据计算子模型，根据所述微分信号初值、所述跟踪信号初值和所述采样间隔时间计算得到初始跟踪数据；
微分数据模块：用于调用微分数据计算子模型，根据所述微分信号初值、所述已处理m值和所述采样间隔时间计算得到微分数据。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：
求模运算模块：用于对所述初始跟踪数据进行360求模运算得到已处理跟踪数据。
9.一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速设备，其特征在于，所述设备包括：
存储器：用于存储计算机程序；
处理器：用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法的步骤。
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