CN114499335A - 一种绝对值编码器传输延迟补偿方法 - Google Patents

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CN114499335A CN202210098376.5A CN202210098376A CN114499335A CN 114499335 A CN114499335 A CN 114499335A CN 202210098376 A CN202210098376 A CN 202210098376A CN 114499335 A CN114499335 A CN 114499335A
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China
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袁凯
黄文俊
李男
李新
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Wuxi Xinje Electric Co Ltd
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Wuxi Xinje Electric Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
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Abstract

本发明涉及自动化控制技术领域，具体是一种绝对值编码器传输延迟补偿方法，包括通过总线相互连接的伺服驱动器和编码器，编码器接收位置请求指令后，根据采集到的敏感元件数据计算当前电机的绝对位置数据，并反馈给伺服驱动器；位置数据发送时的时间作为开始时间；伺服驱动器接收到位置数据后，解析位置数据得解析数据，并判断解析数据的有效性，若为有效数据，则伺服驱动器根据解析数据对电机历史转速进行数据拟合，并将拟合完成后的时间作为结束时间；根据结束时间和开始时间计算延迟时间；根据延迟时间估算当前电机转速值及延时位移偏差值；对所述位置数据进行补偿，得实时电机位置数据。本方法可大大提高伺服电机的控制性能。

Description

一种绝对值编码器传输延迟补偿方法
技术领域
本发明涉及自动化控制技术领域，尤其涉及一种绝对值编码器传输延迟补偿方法。
背景技术
随着我国工业自动化的发展，工业控制中对伺服电机的性能的需求也随之增高，编码器作为伺服电机控制中最为重要的传感器，可以为伺服电机的控制系统提供位置，速度等反馈信息，编码器反馈数据的精确性会直接影响伺服电机的控制性能。
在伺服驱动器中一般使用绝对值编码器对电机的运行状态进行检测，编码器与伺服驱动器以间采用RS-485、CAN、SSI等总线协议进行传输。但不论采用哪种方式进行数据传输，在数据传输的过程中都会产生一定的延迟，使伺服驱动器无法获得实时准确的位置信息，从而影响伺服电机的控制性能。随着数据传输距离的增大和电机转速的增大，这种延迟带来的影响也会进一步被放大，对伺服电机的控制产生较大的影响。
因此，急需一种新的技术来解决该技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的问题，提供了一种绝对值编码器传输延迟补偿方法，通过最小二乘法对电机转速进行数据拟合，生成对应的速度-时间公式，实现对电机当前转速进行估算，计算出数据传输过程中电机的位移量，实现对编码器反馈的位置数据进行延时补偿；通过延时补偿之后，伺服驱动器可以获得实时准确的位置信息，可以极大的提高伺服驱动器的性能。
上述目的是通过以下技术方案来实现：
一种绝对值编码器传输延迟补偿方法，包括通过总线相互连接的伺服驱动器和编码器，步骤如下：
步骤(1)所述伺服驱动器向所述编码器发送位置请求指令，所述编码器接收所述位置请求指令后，根据采集到的敏感元件数据计算当前电机的绝对位置数据，并将所述位置数据反馈给所述伺服驱动器；所述位置数据发送时的时间作为开始时间；
步骤(2)所述伺服驱动器接收到所述位置数据后，解析所述位置数据得解析数据，并判断所述解析数据的有效性，若为无效数据，则返回步骤(1)操作；若为有效数据，则继续步骤(3)；
步骤(3)所述伺服驱动器根据所述解析数据对电机历史转速进行数据拟合，并将拟合完成后的时间作为结束时间；
步骤(4)根据所述结束时间和所述开始时间计算延迟时间；
步骤(5)根据所述延迟时间估算当前电机转速值及延时位移偏差值；
步骤(6)根据所述延时位移偏差值对所述位置数据进行补偿，得实时电机位置数据。
进一步地，所述编码器通过RS-485总线与所述伺服驱动器进行连接，所述编码器通使用多摩川协议与所述伺服驱动器进行通信。
进一步地，步骤(1)中所述位置数据发送时的时间作为开始时间，具体为：当所述编码器反馈的所述位置数据开始传输时，所述伺服驱动器对应的标志位改变，系统记录当前时刻为所述开始时间。
进一步地，步骤(3)中所述伺服驱动器根据所述解析数据对电机历史转速进行数据拟合，具体为：
所述伺服驱动器通过最小二乘法进行数据拟合，设置拟合曲线为：
y＝kx+b；
其中，x为时间，y为对应时刻电机的转速；
令拟合值
Figure BDA0003491025050000021
在伺服驱动器中，计算使
Figure BDA0003491025050000022
达到最小值时的变量
Figure BDA0003491025050000023
的值：
Figure BDA0003491025050000024
通过计算可得：
Figure BDA0003491025050000025
其中，xi为历史接收数据时刻，yi为对应时刻的电机转速。
进一步地，步骤(5)中所述根据所述延迟时间估算当前电机转速值及延时位移偏差值，具体为：
设定延迟时间为t，将所述延迟时间代入数据拟合公式中即可估算出当前电机转速vt，公式如下：
vt＝kt+b；
通过位移公式即可算出数据传输延迟时间内的位移偏差，公式如下：
Figure BDA0003491025050000031
其中，v0为上一时刻速度，vt为当前速度，t为延迟时间。
进一步地，所述v0通过如下公式计算：
Figure BDA0003491025050000032
其中，ds为近两次接收位置数据的位移增量，dt为近两次接收位置数据的时间间隔。
进一步地，步骤(6)中所述根据所述延时位移偏差值对所述位置数据进行补偿，得实时电机位置数据，具体为：
设定实时电机位置数据为s，则：
S＝s0+st
其中，s0为从编码器反馈的原始位置数据，st为数据传输延迟时间内的位移偏差值。
有益效果
本发明所提供的一种绝对值编码器传输延迟补偿方法，可以适用于多种传输协议的绝对值编码器位移数据的延时补偿，通过对电机的历史转速进行数据拟合，估算当前电机转速，通过当前电机的转速即可算出数据传输延迟期间电机的位移量，实现对电机位置数据的传输延迟补偿。本方法可以通过较少的数据运算，实现对电机当前转速的估算，实现较为准确的数据传输延迟补偿；通过数据传输延迟补偿后，可有效提高伺服驱动器获取的电机位置数据的实时性和准确性，为伺服电机的控制提供精确的位置反馈，可以大大提高伺服电机的控制性能。
附图说明
图1为本发明所述一种绝对值编码器传输延迟补偿方法的流程图；
图2为本发明所述一种绝对值编码器传输延迟补偿方法中编码器与伺服驱动器的系统框架图。
具体实施方式
下面结合图和实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种绝对值编码器传输延迟补偿方法，包括通过总线相互连接的伺服驱动器和编码器，包括如下步骤：
步骤(1)所述伺服驱动器向所述编码器发送位置请求指令，所述编码器接收所述位置请求指令后，根据采集到的敏感元件数据计算当前电机的绝对位置数据，并将所述位置数据反馈给所述伺服驱动器；所述位置数据发送时的时间作为开始时间，
具体的，当所述编码器反馈的所述位置数据开始传输时，所述伺服驱动器对应的标志位改变，系统记录当前时刻为所述开始时间。
步骤(2)所述伺服驱动器接收到所述位置数据后，解析所述位置数据得解析数据，并判断所述解析数据的有效性，若为无效数据，则返回步骤(1)操作；若为有效数据，则继续步骤(3)；
步骤(3)所述伺服驱动器根据所述解析数据对电机历史转速进行数据拟合，并将拟合完成后的时间作为结束时间；
具体的，所述伺服驱动器通过最小二乘法进行数据拟合，设置拟合曲线为：
y＝kx+b；
其中，x为时间，y为对应时刻电机的转速；
令拟合值
Figure BDA0003491025050000041
在伺服驱动器中，计算使
Figure BDA0003491025050000042
达到最小值时的变量
Figure BDA0003491025050000043
的值：
Figure BDA0003491025050000044
通过计算可得：
Figure BDA0003491025050000045
其中，xi为历史接收数据时刻，yi为对应时刻的电机转速。
步骤(4)根据所述结束时间和所述开始时间计算延迟时间；
步骤(5)根据所述延迟时间估算当前电机转速值及延时位移偏差值；
具体的，设定延迟时间为t，将所述延迟时间代入数据拟合公式中即可估算出当前电机转速Vt，公式如下：
vt＝kt+b；
通过位移公式即可算出数据传输延迟时间内的位移偏差，公式如下：
Figure BDA0003491025050000051
其中，v0为上一时刻速度，vt为当前速度，t为延迟时间。
所述v0通过如下公式计算：
Figure BDA0003491025050000052
其中，ds为近两次接收位置数据的位移增量，dt为近两次接收位置数据的时间间隔。
步骤(6)根据所述延时位移偏差值对所述位置数据进行补偿，得实时电机位置数据。
具体的，设定实时电机位置数据为s，则：
s＝s0+st
其中，s0为从编码器反馈的原始位置数据，st为数据传输延迟时间内的位移偏差值。
本实施例中，如图2所示，所述编码器通过RS-485总线与所述伺服驱动器进行连接，所述编码器通使用多摩川协议与所述伺服驱动器进行通信。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，均可想到的变化或替换都涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求保护的范围为准。

Claims (7)

1.一种绝对值编码器传输延迟补偿方法，其特征在于：包括通过总线相互连接的伺服驱动器和编码器，步骤如下：
步骤(1)所述伺服驱动器向所述编码器发送位置请求指令，所述编码器接收所述位置请求指令后，根据采集到的敏感元件数据计算当前电机的绝对位置数据，并将所述位置数据反馈给所述伺服驱动器；所述位置数据发送时的时间作为开始时间；
步骤(2)所述伺服驱动器接收到所述位置数据后，解析所述位置数据得解析数据，并判断所述解析数据的有效性，若为无效数据，则返回步骤(1)操作；若为有效数据，则继续步骤(3)；
步骤(3)所述伺服驱动器根据所述解析数据对电机历史转速进行数据拟合，并将拟合完成后的时间作为结束时间；
步骤(4)根据所述结束时间和所述开始时间计算延迟时间；
步骤(5)根据所述延迟时间估算当前电机转速值及延时位移偏差值；
步骤(6)根据所述延时位移偏差值对所述位置数据进行补偿，得实时电机位置数据。
2.根据权利要求1所述的一种绝对值编码器传输延迟补偿方法，其特征在于，所述编码器通过RS-485总线与所述伺服驱动器进行连接，所述编码器通使用多摩川协议与所述伺服驱动器进行通信。
3.根据权利要求1所述的一种绝对值编码器传输延迟补偿方法，其特征在于，步骤(1)中所述位置数据发送时的时间作为开始时间，具体为：当所述编码器反馈的所述位置数据开始传输时，所述伺服驱动器对应的标志位改变，系统记录当前时刻为所述开始时间。
4.根据权利要求1所述的一种绝对值编码器传输延迟补偿方法，其特征在于，步骤(3)中所述伺服驱动器根据所述解析数据对电机历史转速进行数据拟合，具体为：
所述伺服驱动器通过最小二乘法进行数据拟合，设置拟合曲线为：
y＝kx+b；
其中，x为时间，y为对应时刻电机的转速；
令拟合值
Figure FDA0003491025040000011
在伺服驱动器中，计算使
Figure FDA0003491025040000012
达到最小值时的变量
Figure FDA0003491025040000013
的值：
Figure FDA0003491025040000014
通过计算可得：
Figure FDA0003491025040000021
其中，xi为历史接收数据时刻，yi为对应时刻的电机转速。
5.根据权利要求1所述的一种绝对值编码器传输延迟补偿方法，其特征在于，步骤(5)中所述根据所述延迟时间估算当前电机转速值及延时位移偏差值，具体为：
设定延迟时间为t，将所述延迟时间代入数据拟合公式中即可估算出当前电机转速vt，公式如下：
vt＝kt+b；
通过位移公式即可算出数据传输延迟时间内的位移偏差，公式如下：
Figure FDA0003491025040000022
其中，v0为上一时刻速度，vt为当前速度，t为延迟时间。
6.根据权利要求5所述的一种绝对值编码器传输延迟补偿方法，其特征在于，所述v0通过如下公式计算：
Figure FDA0003491025040000023
其中，ds为近两次接收位置数据的位移增量，dt为近两次接收位置数据的时间间隔。
7.根据权利要求1所述的一种绝对值编码器传输延迟补偿方法，其特征在于，步骤(6)中所述根据所述延时位移偏差值对所述位置数据进行补偿，得实时电机位置数据，具体为：
设定实时电机位置数据为s，则：
s＝s0+st
其中，s0为从编码器反馈的原始位置数据，st为数据传输延迟时间内的位移偏差值。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109634312A (zh) * 2018-12-31 2019-04-16 华测检测认证集团股份有限公司 自动防倒大气采样设备

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