CN112305256A - 一种自适应mt过渡测速方法 - Google Patents

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    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals

Abstract

本发明公开了一种自适应MT过渡测速方法，包括以下步骤：首先将编码器含有的电机转角信号发送至电机控制器中的解码电路，将接受到的信号转换成转角对应的脉冲计数值，传送至数字处理器进行速度和角度计算；电机控制器每隔固定时间Ts读取一次脉冲计数值，并将相邻两次的数值相减，得到当前时刻的脉冲增量数值；设定一个时间累积变量，设置两个长度为K一一对应的循环队列，并将时间队列初始化为该数值，脉冲增量队列记录初始化为0；将k个数据分别求和得到总的脉冲增量和时间，然后计算得到速度/频率值。本发明能够实现测速区间随着转速的自适应过渡，避免了测速结果跳变；除此之外，避开了需要精确捕获时间的要求，拓宽了MT法的测速应用范围。

Description

一种自适应MT过渡测速方法
技术领域
本发明涉及测速技术领域，具体涉及一种自适应MT过渡测速方法。
背景技术
在电机控制领域，调速性能是衡量驱动器的重要指标，如何提高速度精度、稳定性及动态性等指标，伴随产品开发和设计的整个过程，而测速是其中的重要环节。
测速方案有多种，且与传感器类型相关，常用的传感器类型是数字脉冲式。针对脉冲式传感器，主要测速方法有M法、T法以及M/T法。M法测速是测量单位时间内的脉冲数换算成频率，因存在测量时间内首尾的脉冲采样问题，最大可能会有2个脉冲的计数误差；T法测速是测量两个脉冲之间的时间换算成周期，从而得到频率，因存在半个采样周期的计时问题，最大可能会有1个采样周期的误差。从上述测速原理可知，M法适合于高速，T法宜测量低速，实践中为了兼顾高低速的性能，采用M/T法测速。
数字脉冲式传感器配套的硬件采样电路主要包含两种形式，一种是脉冲信号与采样电路通过硬线直接相连，数字处理器内置的CAP和QEP单元能够实现边沿捕获和脉冲计数；另一种是传感器解码电路将实时绝对位置折算成的脉冲计数通过通讯的方式传送给处理器，如图1所示。在后一种应用中，由于无法检测脉冲边沿，T法测速效果将大打折扣。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自适应MT过渡测速方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自适应MT过渡测速方法，包括以下步骤：
A)、首先将编码器含有的电机转角信号发送至电机控制器中的解码电路，解码电路将接受到的信号转换成转角对应的脉冲计数值；若编码器线数是2500线的，则0～2π对应0～2500；然后将所述脉冲计数值通过SPI通讯传送至数字处理器进行速度和角度计算；
B)、所述电机控制器每隔固定时间Ts通过SPI通讯读取一次脉冲计数值，并将相邻两次的数值相减，得到当前时刻的脉冲增量数值Pdelt；同时设定一个时间累积变量Thold，每采样一次数据，计时变量累加一次采样时间Ts；
C)、设置两个长度为K一一对应的循环队列，一个队列用于存放上述脉冲增量数值Pdelt，另一个列队记录该脉冲增量对应的时间Thold(如图2所示)；
D)、设定一个累积时间最大值Tmax，取值在10*Ts左右，并将时间队列初始化为该数值，脉冲增量队列记录全部初始化为0；初始化完成后，队列按照一定的规则进行更新；
E)、将步骤C)中两个队列的k个数据分别求和得到总的脉冲增量和时间，然后计算得到速度/频率值；
本发明的进一步改进在于：所述步骤D)中队列数据更新的具体规则为：
a)、若第n+1次采样时刻的脉冲数值较第n次的数据发生了变化，则在当前队列指针指向的队列单元中记录当前时刻的脉冲增量和累积时间Thold，然后将累积时间Thold清零，并将队列指针指向下一个单元，完成一次队列的进队和出队操作；
b)、若采样时刻脉冲数值未变化，将累积时间Thold和单个时间记录最大值Tmax进行比较，若Thold超过了Tmax，则将当前时间队列更新为Thold，并将脉冲增量队列对应的数据记为零，同时将累积时间Thold清零，队列指针指向下一个单元；否则，队列不更新，继续下一次采样。
从上述规则可知：速度较高时，每个采样时刻对应的脉冲均发生变化，则总时间为k*Ts；速度较低时，每次队列更新都由条件Thold>Tmax触发，则总时间约等于k*Tmax，因此，测速区间是随着速度的变化而变化的，从而实现了自适应M/T过渡测速(计算流程如图3所示)。
本发明的技术效果和优点：
本发明能够实现测速区间随着转速的自适应过渡，避免了传统MT测速方法切换时带来的测速结果跳变；除此之外，本发明避开了传统T法需要精确捕获时间的要求，拓宽了MT法的测速应用范围。
附图说明
图1为信号连接示意图；
图2为队列示意图；
图3为计算流程图。
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。
如图1-图3示出了本发明一种自适应MT过渡测速方法的具体实施方式：包括以下步骤：A)、首先将编码器含有的电机转角信号发送至电机控制器中的解码电路，解码电路将接受到的信号转换成转角对应的脉冲计数值；若编码器线数是2500线的，则0～2π对应0～2500；然后将所述脉冲计数值通过SPI通讯传送至数字处理器进行速度和角度计算；
B)、所述电机控制器每隔固定时间Ts通过SPI通讯读取一次脉冲计数值，并将相邻两次的数值相减，得到当前时刻的脉冲增量数值Pdelt；同时设定一个时间累积变量Thold，每采样一次数据，计时变量累加一次采样时间Ts；
C)、设置两个长度为K一一对应的循环队列，一个队列用于存放上述脉冲增量数值Pdelt，另一个列队记录该脉冲增量对应的时间Thold(如图2所示)；
D)、设定一个累积时间最大值Tmax，取值为10*Ts，并将时间队列初始化为该数值，脉冲增量队列记录全部初始化为0；初始化完成后，队列按照一定的规则进行更新；
所述队列数据更新的具体步骤为：
a)、若第n+1次采样时刻的脉冲数值较第n次的数据发生了变化，则在当前队列指针指向的队列单元中记录当前时刻的脉冲增量和累积时间Thold，然后将累积时间Thold清零，并将队列指针指向下一个单元，完成一次队列的进队和出队操作；
b)、若采样时刻脉冲数值未变化，将累积时间Thold和单个时间记录最大值Tmax进行比较，若Thold超过了Tmax，则将当前时间队列更新为Thold，并将脉冲增量队列对应的数据记为零，同时将累积时间Thold清零，队列指针指向下一个单元；否则，队列不更新，继续下一次采样；
E)、将步骤C)中两个队列的k个数据分别求和得到总的脉冲增量和时间，然后计算得到速度/频率值；
从上述步骤可知：速度较高时，每个采样时刻对应的脉冲均发生变化，则总时间为k*Ts；速度较低时，每次队列更新都由条件(Thold>Tmax)触发，则总时间约等于k*Tmax，因此，测速区间是随着速度的变化而变化的，从而实现了自适应M/T过渡测速(计算流程如图3所示)。
本发明能够实现测速区间随着转速的自适应过渡，避免了传统MT测速方法切换时带来的测速结果跳变；除此之外，本发明避开了传统T法需要精确捕获时间的要求，拓宽了MT法的测速应用范围。
申请人又一声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的实现方法及装置结构，但本发明并不局限于上述实施方式，即不意味着本发明必须依赖上述方法及结构才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用实现方法等效替换及步骤的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开的范围之内。
本发明并不限于上述实施方式，凡采用和本发明相似结构及其方法来实现本发明目的的所有方式，均在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种自适应MT过渡测速方法，其特征在于：包括以下步骤：
A)、首先将编码器含有的电机转角信号发送至电机控制器中的解码电路，解码电路将接受到的信号转换成转角对应的脉冲计数值；然后将所述脉冲计数值通过SPI通讯传送至数字处理器进行速度和角度计算；
B)、所述电机控制器每隔固定时间Ts通过SPI通讯读取一次脉冲计数值，并将相邻两次的数值相减，得到当前时刻的脉冲增量数值Pdelt；同时设定一个时间累积变量Thold，每采样一次数据，计时变量累加一次采样时间Ts；
C)、设置两个长度为K一一对应的循环队列，一个队列用于存放上述脉冲增量数值Pdelt，另一个列队记录该脉冲增量对应的时间Thold；
D)、设定一个累积时间最大值Tmax，取值为10*Ts，并将时间队列初始化为该数值，脉冲增量队列记录全部初始化为0；初始化完成后，队列按照规则进行更新；
E)、将步骤C)中两个队列的k个数据分别求和得到总的脉冲增量和时间，然后计算得到速度/频率值。
2.根据权利要求1所述的一种自适应MT过渡测速方法，其特征在于：所述步骤D)中队列数据更新的具体规则为：
a)、若第n+1次采样时刻的脉冲数值较第n次的数据发生了变化，则在当前队列指针指向的队列单元中记录当前时刻的脉冲增量和累积时间Thold，然后将累积时间Thold清零，并将队列指针指向下一个单元，完成一次队列的进队和出队操作；
b)、若采样时刻脉冲数值未变化，将累积时间Thold和单个时间记录最大值Tmax进行比较，若Thold>Tmax，则将当前时间队列更新为Thold，并将脉冲增量队列对应的数据记为零，同时将累积时间Thold清零，队列指针指向下一个单元；否则，队列不更新，继续下一次采样。
从上述规则可知：速度较高时，每个采样时刻对应的脉冲均发生变化，则总时间为k*Ts；速度较低时，每次队列更新都由条件：Thold>Tmax触发，则总时间约等于k*Tmax，因此，测速区间是随着速度的变化而变化的，从而实现了自适应M/T过渡测速。
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