一種自適應(yīng)調(diào)整計(jì)數(shù)脈沖的電機(jī)轉(zhuǎn)速恒精度測量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及了一種自適應(yīng)調(diào)整計(jì)數(shù)脈沖的電機(jī)轉(zhuǎn)速恒精度測量方法。該方法利用電機(jī)上同軸安裝的一個旋轉(zhuǎn)變壓器來測量電機(jī)的角位移變化值，利用晶振產(chǎn)生的高頻脈沖測量角位移變化所用的時間，從而得到電機(jī)的轉(zhuǎn)速。為了保證電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的測速精度，該方法利用自適應(yīng)原理的方法，實(shí)時計(jì)算出測量相同角位移變化時間所需要的高頻脈沖個數(shù)，并利用倍頻或分頻技術(shù)將計(jì)數(shù)脈沖個數(shù)調(diào)整到所需要的值。通過實(shí)時改變用于計(jì)數(shù)的脈沖頻率實(shí)現(xiàn)了電機(jī)在全調(diào)速范圍的高精度測速。
【專利說明】一種自適應(yīng)調(diào)整計(jì)數(shù)脈沖的電機(jī)轉(zhuǎn)速恒精度測量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)調(diào)整計(jì)數(shù)脈沖的電機(jī)轉(zhuǎn)速恒精度測量方法，尤其應(yīng)用于需 要全范圍高精度測速的高性能電機(jī)控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 電機(jī)轉(zhuǎn)速的測量精度直接影響電機(jī)控制的性能，目前常用的三種測速方法主要有 M法、T法、M/T法。但M法只適用于高速的場合；T法只適用于低速的場合；M/T法具有遲滯 性且測速精度具有非線性。為了獲得穩(wěn)定有效地測速值，便于對電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制和后期 電機(jī)驅(qū)動器的研制，恒定的全調(diào)速范圍測速精度變得尤為重要。一般的測速方法在電機(jī)快 速改變轉(zhuǎn)速時都很難使電機(jī)的測速精度保持恒定，若要獲得電機(jī)在全調(diào)速范圍的恒定測速 精度，就要求測出的電機(jī)角位移和產(chǎn)生這個角位移的時間足夠準(zhǔn)確并且精度相同。旋轉(zhuǎn)變 壓器可以獲得高分辨率的角位移，而獲得準(zhǔn)確且精度相同角位移變化時間的前提是用來計(jì) 時的脈沖達(dá)到需要的個數(shù)且保持在一定的范圍內(nèi)，這樣就要求用來測速的晶振計(jì)數(shù)脈沖頻 率隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而變化。
[0003] 自適應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速測量方法一般應(yīng)用在高性能的電機(jī)控制系統(tǒng)中，為了更好地體現(xiàn) 該方法的優(yōu)勢，高精度的測速裝置和高性能的數(shù)據(jù)處理模塊是必不可少的?，F(xiàn)有的電機(jī)一 般都同軸安裝高精度的旋轉(zhuǎn)變壓器，旋轉(zhuǎn)變壓器精度高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，尤其適用于環(huán)境 惡劣的場合。本發(fā)明的方法是在T法的基礎(chǔ)上結(jié)合了自適應(yīng)的原理，該方法需要在采樣周 期不變的情況下實(shí)時改變晶振計(jì)數(shù)脈沖的頻率，所以對微處理器的數(shù)據(jù)處理能力有很高的 要求。而可編程邏輯器件FPGA的運(yùn)算速度快，集成度高，且無需變更硬件即可實(shí)現(xiàn)電路的 重構(gòu)，常用于高性能的測速場合。基于旋轉(zhuǎn)變壓器和FPGA、微處理器的測速硬件平臺能夠?qū)?現(xiàn)高精度的速度檢測，實(shí)現(xiàn)測速精度的均衡性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服T法在高速時測速誤差變大的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種自適 應(yīng)調(diào)整計(jì)數(shù)脈沖的電機(jī)轉(zhuǎn)速恒精度測量方法，有效地保證了電機(jī)在全調(diào)速范圍下測速精度 的均一性。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：采用可編程控制器FPGA、高頻晶振 和微處理器搭建硬件電路，旋轉(zhuǎn)變壓器將位移變化信號送到FPGA，同時利用FPGA對晶振產(chǎn) 生的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，F(xiàn)PGA再利用并行接口將采集到的數(shù)據(jù)和微處理器進(jìn)行通信。為了得到 均衡的測速精度運(yùn)用自適應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速測量方法，系統(tǒng)不斷檢測其采樣的精度即采集到的脈 沖個數(shù)，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高，系統(tǒng)檢測到的脈沖個數(shù)小于設(shè)定值時，F(xiàn)PGA通過倍頻增加計(jì)數(shù)脈 沖的頻率；當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，系統(tǒng)檢測到的脈沖個數(shù)大于設(shè)定值時，F(xiàn)PGA通過分頻降低計(jì) 數(shù)脈沖的頻率。通過上述測量方法保持了電機(jī)在相同角位移內(nèi)系統(tǒng)采集到的脈沖個數(shù)在同 一個設(shè)定范圍內(nèi)，從而獲得了電機(jī)在全范圍調(diào)速下均衡的測速精度。
[0006] 本發(fā)明的有益效果是，可以在電機(jī)進(jìn)行全范圍寬動態(tài)調(diào)速時，快速地得到均衡的 測速精度，這對高性能的電機(jī)控制系統(tǒng)是非常重要的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖。圖中D0~D15為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號；nOE為讀允 許信號；nEW為寫允許信號；A0~A1為地址信號；nGCS2為片選信號。
[0008] 圖2是自適應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速測量方法的邏輯流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0009] 本發(fā)明的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。其中采用可編程控制器FPGA和微處理 器進(jìn)行硬件電路的搭建，旋轉(zhuǎn)變壓器將電機(jī)的角位移變化信號送到FPGA，同時利用FPGA對 晶振產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，再利用FPGA的并行接口將采集到的數(shù)據(jù)和微處理器進(jìn)行通信。
[0010] 旋轉(zhuǎn)變壓器送出的是位置量，以旋轉(zhuǎn)變壓器輸出位置量最低位變化作為位置的變 化量，用晶振作為高頻計(jì)時時鐘，通過其產(chǎn)生的脈沖個數(shù)計(jì)算出旋轉(zhuǎn)變壓器送出的最低位 變化需要的時間，從而根據(jù)公式（5. 1)可以算出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

【權(quán)利要求】
1. 一種自適應(yīng)調(diào)整計(jì)數(shù)脈沖的電機(jī)轉(zhuǎn)速恒精度測量方法，其特征在于：外部硬件采用 可編程控制器FPGA和微處理器進(jìn)行硬件電路的搭建，旋轉(zhuǎn)變壓器將電機(jī)的角位移變化信 號送到FPGA，同時利用FPGA對晶振產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，再利用FPGA的并行接口將采集到 的數(shù)據(jù)和微處理器進(jìn)行通信。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)調(diào)整計(jì)數(shù)脈沖的電機(jī)轉(zhuǎn)速恒精度測量方法，其特 征在于：在同一時間間隔內(nèi)因電機(jī)轉(zhuǎn)速變化導(dǎo)致系統(tǒng)采集脈沖發(fā)生變化，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高， 系統(tǒng)檢測到的脈沖個數(shù)小于設(shè)定值時，F(xiàn)PGA通過倍頻增加計(jì)數(shù)脈沖的頻率；當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速降 低，系統(tǒng)檢測到的脈沖個數(shù)大于設(shè)定值時，F(xiàn)PGA通過分頻降低計(jì)數(shù)脈沖的頻率，通過自適應(yīng) 調(diào)整FPGA產(chǎn)生的采樣頻率，實(shí)現(xiàn)同一時間間隔內(nèi)的采樣值保持在一定范圍內(nèi)，以此保障可 以測量出恒定精度。
【文檔編號】G01P3/481GK104407166SQ201410704965
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】劉麗, 陶春榮, 杜仁慧, 陳威 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七二四研究所