编码器实时李莎育圆偏心处理方法技术

本发明专利技术涉及一种编码器实时李莎育圆偏心处理方法，其包括如下步骤：编码器上电初始化并与外部的FRAM模块连接，FRAM模块读入以前的{sinθ,cosθ}信号值到FPGA模块中的RAM模块中，计算出初始的圆偏心值。编码器启动并以一个固定频率工作，RAM模块不断地更新有偏心的{sinθ,cosθ}信号值，进行判断及偏心值计算，映射到无偏心的李莎育圆中的角度格点index中进行角度格点计算，比较该index的变化情况。对有偏心的{sinθ,cosθ}信号值进行角度格点计算处理，以最新的数值进行偏心值补偿，之后由cordic模块计算准确的角度。FPGA模块进行电压监测，当电压开始下降，立即把所述RAM模块中的{sinθ,cosθ}信号值写入FRAM模块中。该方法编码器无需事先校准，偏心值实时计算并进行补偿，完全消除偏心带来的误差。

Li Shayu eccentric encoder real-time processing method

The invention relates to a Shayu eccentric Li encoder real-time processing method, which comprises the following steps: initialization and the encoder is connected with the FRAM module external, FRAM module read the previous {sin 0, cos theta} signal values to the RAM module in the FPGA module, to calculate the initial value of the eccentric circle. The encoder and start at a fixed frequency, the RAM module is continuously updated with the eccentric {sin 0, cos 0} signal value judgment and eccentric value, mapped to Shayu Li in the round eccentric angle lattice index angle lattice calculation, comparison of changes in the index. The eccentric {sin theta, cos, theta} signal value is calculated by the angle lattice method, the eccentricity value is compensated by the latest numerical value, and then the accurate angle is calculated by the CORDIC module. The FPGA module performs voltage monitoring and writes the {sin theta, cos, theta, and signal values in the RAM module to the FRAM module as soon as the voltage begins to decrease. The method does not need to be calibrated in advance, and the eccentricity value is calculated and compensated in real time, and the error caused by eccentricity is eliminated completely.

【技术实现步骤摘要】
编码器实时李莎育圆偏心处理方法
本专利技术涉及编码器
，特别是涉及一种编码器实时李莎育圆偏心处理方法。
技术介绍
李莎育圆是通过李莎育(Lissajous)曲线中同频的、等幅的余弦信号X(t)＝Acos(π2ft+)a和正弦信号Y(t)＝Asin(2πft)+b分别放至X轴和Y轴围成的合成圆，其中余弦信号和正弦信号的直流项[a,b]为李莎育圆圆心的X轴和Y轴坐标，正弦或余弦信号的振幅A为李莎育圆的半径。由于李莎育圆由于计算误差的存在，经常会出现李莎育圆偏心的问题，目前解决方案是编码器做校准，测量出一个固定的、平均的偏心值写入到储存芯片(Flash)中，在计算角度时，读出这个值对{sinθ,cosθ}补偿后再计算角度。为了提高分别率，编码器通常都有物理细分，比如旋转编码器转一圈输出M个李莎育圆，在高速运动中会因轴承的游隙、盘片安装的平行度、控制器的PWM干扰噪声、运动的偏心、环境温度、刻度盘图案的重复精度等因素，运动中每个个体圆不可避免地有略微差别，存在以下问题。偏心值必须通过校准过程测量，这将增加生产时间和成本，对于有轴承的编码器，校准过程允许在厂家完成，对于无轴承的编码器，在用户安装好编码器后方可进行校准，增加用户使用的复杂性。圆偏心的平均值跟每个个园的偏心值略微有偏差，导致位移误差和速度波动无法完全消除。在实际运行过程中，每个个体圆的偏心值还受到转速、温度等工况影响，这种误差是无法通过校准解决的。
技术实现思路
基于此，有必要针对李莎育圆偏心的问题，提供一种无需事先校准、偏心值是实时动态的、可完全消除圆偏心误差的编码器实时李莎育圆偏心处理方法。一种编码器实时李莎育圆偏心处理方法，主要包括如下步骤：第一步骤：编码器上电初始化并与外部的FRAM模块连接，所述FRAM模块读入以前的{sinθ,cosθ}信号值到FPGA模块中的RAM模块中，计算出初始的圆偏心值；第二步骤：所述编码器启动并以一个固定频率工作，所述RAM模块不断地更新有偏心的{sinθ,cosθ}信号值，进行判断及偏心值计算，映射到无偏心的李莎育圆中的角度格点index中进行角度格点计算，比较该index的变化情况；第三步骤：对有偏心的{sinθ,cosθ}信号值进行角度格点计算处理，以最新的数值进行偏心值补偿，之后由cordic模块计算准确的角度；第四步骤：所述FPGA模块进行电压监测，当电压开始下降，立即把所述RAM模块中的{sinθ,cosθ}信号值写入所述FRAM模块中。上述编码器实时李莎育圆偏心处理方法，由于计算偏心值的时间短于{sinθ,cosθ}信号值的更新时间，保证了偏心值的实时性及准确性，结合每个非常小的角度步进都会对应计算偏心值，能够非常准确的纠正每个位置相关的偏心值，并实时地补偿到位移的计算中。采用编码器的实时数据计算，完全消除了工况等不确定因素导致李莎育圆偏心的影响，是一种自适应的方法，编码器无需事先校准，偏心值可以实时计算并进行补偿，完全消除偏心带来的误差。在其中一个实施例中，所述第一步骤中，所述编码器在掉电过程中未发生位置变化，则存储在所述FRAM模块内的{sinθ,cosθ}信号值为当前角度上一圈的{sinθ,cosθ}信号值。在其中一个实施例中，所述FRAM模块读入第一个{sinθ,cosθ}信号值，用初始的圆偏心值算出初始位置对应于RAM模块中index的值。在其中一个实施例中，所述第二步骤中，当所述编码器处于静止或运动角小于阀值，不出触发偏心值计算；当所述编码器处于非静止或运动角大于阀值，最新的{sinθ,cosθ}信号值更新到FPGA模块的RAM模块中对应的角度格点，计算新的圆偏心值。在其中一个实施例中，所述圆偏心值的计算时间小于{sinθ,cosθ}信号值的更新时间，保证偏心值的实时性和准确性。在其中一个实施例中，所述偏心值计算采用平均法求解。在其中一个实施例中，所述FPGA模块中设置有供电模块，保证所述RAM模块中的{sinθ,cosθ}信号值写入所述FRAM模块中。附图说明图1为本专利技术一较佳实施例编码器实时李莎育圆偏心处理方法的示意图；图2为本专利技术中RAM模块的一种存储方案示意图；具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。请参照图1和图2，为本专利技术一较佳实施例编码器实时李莎育圆偏心处理方法，李莎育圆偏心对位移计算误差的数学表达式：X，Y为实际测量的数据，位于误差为εY＝f(θ)；X＝g(θ)如果误差是个小量时，位于误差近似等于误差的正切，具体地，假设X，Y为有偏心的李莎育圆的cosθ和sinθ分量，|a|＜＜1，|b|＜＜1由公式(1)，得到位于误差，李莎育圆偏心造成的位移误差为测量位置的三角函数，该位移误差极值与偏心量的半径成正比，只要[a，b]不为零，这个误差就无法消除，基于微分算符的速度呈现一个跟运动基频相关的速度波动δ。而且，因为微分算符不可避免地放大位移信息的微小误差，所以计算的速度波动比较大，将引起控制系统的速度环比不断地、错误地调速控制，影响效果。该编码器实时李莎育圆偏心处理方法包括如下步骤：第一步骤：编码器上电初始化并与外部的FRAM模块连接，FRAM模块读入以前的{sinθ,cosθ}信号值到FPGA模块中的RAM模块中，计算出初始的圆偏心值。编码器在掉电过程中未发生位置变化，则存储在FRAM模块内的{sinθ,cosθ}信号值为当前角度上一圈的{sinθ,cosθ}信号值。FRAM模块读入第一个{sinθ,cosθ}信号值，用初始的圆偏心值算出初始位置对应于RAM模块中index的值。第二步骤：编码器启动并以一个固定频率工作，比如1Mhz、2Mhz等等，RAM模块不断地更新有偏心的{sinθ,cosθ}信号值，进行判断及偏心值计算，映射到无偏心的李莎育圆中的角度格点index中进行角度格点计算，比较该index的变化情况。当所述编码器处于静止或运动角小于阀值，不出触发偏心值计算；当所述编码器处于非静止或运动角大于阀值，最新的{sinθ,cosθ}信号值更新到FPGA模块的RAM模块中对应的角度格点，计算新的圆偏心值。圆偏心值的计算时间小于{sinθ,cosθ}信号值的更新时间，保证偏心值的实时性和准确性，偏心值计算采用平均法求解。第三步骤：对有偏心的{sinθ,cosθ}信号值进行角度格点计算处理，以最新的数值进行偏心值补偿，之后由cordic模块计算准确的角度；第四步骤：FPGA模块进行电压监测，当电压开始下降，立即把RAM模块中的{sinθ,cosθ}信号值写入FRAM模块中；FPGA模块中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种编码器实时李莎育圆偏心处理方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步骤：编码器上电初始化并与外部的FRAM模块连接，所述FRAM模块读入以前的{sinθ,cosθ}信号值到FPGA模块中的RAM模块中，计算出初始的圆偏心值；第二步骤：所述编码器启动并以一个固定频率工作，所述RAM模块不断地更新有偏心的{sinθ,cosθ}信号值，进行判断及偏心值计算，映射到无偏心的李莎育圆中的角度格点index中进行角度格点计算，比较该index的变化情况；第三步骤：对有偏心的{sinθ,cosθ}信号值进行角度格点计算处理，以最新的数值进行偏心值补偿，之后由cordic模块计算准确的角度；第四步骤：所述FPGA模块进行电压监测，当电压开始下降，立即把所述RAM模块中的{sinθ,cosθ}信号值写入所述FRAM模块中。

【技术特征摘要】
1.一种编码器实时李莎育圆偏心处理方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步骤：编码器上电初始化并与外部的FRAM模块连接，所述FRAM模块读入以前的{sinθ,cosθ}信号值到FPGA模块中的RAM模块中，计算出初始的圆偏心值；第二步骤：所述编码器启动并以一个固定频率工作，所述RAM模块不断地更新有偏心的{sinθ,cosθ}信号值，进行判断及偏心值计算，映射到无偏心的李莎育圆中的角度格点index中进行角度格点计算，比较该index的变化情况；第三步骤：对有偏心的{sinθ,cosθ}信号值进行角度格点计算处理，以最新的数值进行偏心值补偿，之后由cordic模块计算准确的角度；第四步骤：所述FPGA模块进行电压监测，当电压开始下降，立即把所述RAM模块中的{sinθ,cosθ}信号值写入所述FRAM模块中。2.根据权利要求1所述的编码器实时李莎育圆偏心处理方法，其特征在于，所述第一步骤中，所述编码器在掉电过程中未发生位置变化，则存储在所述FRAM模块内的{sinθ,cosθ}信号值为当前角度上一圈的{sinθ...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨艺榕，黄靖宇，陈建国，罗日辉，
申请(专利权)人：广东盈动高科自动化有限公司，东莞盈动机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44