The invention relates to a high-speed signal acquisition and subdivision method and system for sine-cosine encoder, which is used for measuring and calculating the rotation angle of high-speed and high-precision sine-cosine encoder. Firstly, high-speed digitizer is used to collect and process the high-speed signal of sine-cosine encoder, and Kalman filtering algorithm is applied to denoise the high-speed signal, and two digital signals with 90 degrees phase difference are obtained. After storage in high-speed flow The upper computer software of industrial computer processors subdivides the arc tangent software into three parts: signal starting phase angle calculation module, half cycle interception and counting module, signal end phase angle calculation module, and finally calculates the precise value of encoder rotation angle.
【技术实现步骤摘要】
一种正余弦编码器高速信号采集及细分方法和系统
本专利技术属于信号检测和处理领域,尤其涉及一种正余弦编码器高速信号采集及细分方法和系统。
技术介绍
在高精度、高动态性能要求的伺服和精密测控系统中,必须实时和精确地测量转子的位置和转速,正余弦编码器正是将旋转轴的机械几何位移转换为数字量的传感器,为转子的位置和转速测量提供了技术解决方案。正余弦编码器在机器人、精密机床、检测设备等系统中获得了广泛的应用,随着控制及测量系统性能要求的不断提高,对转轴位置的定位精度和角度测量精度要求也越来越高,则高速信号采集与处理就至关重要。然而单纯的提高编码器的光栅数,既有成本的限制,又有工艺技术等方面的制约,无法满足高精度及实时性的要求,为提高编码器的分辨率和控制精度,降低硬件设计和开发成本,可以通过对编码器信号进行高速采样,再经过软件滤波及细分算法等处理,得到测量对象的高精度角度数据。在运用矢量控制技术、直接转矩控制技术等电机控制系统中,为了提高伺服系统的实时性和稳定性,逆变器的工作频率往往设置为数千赫兹以上;在高精度角度测量系统中,编码器的转速范围限制了其在较高转速下的测量精度,MHz量级的采样频率使得在硬件上实现信号细分变得困难。因此为了进一步得到高速工况下的高精度角度数据,降低硬件成本和可行性,提出一种高精度角度细分算法,对满足高速运行时的精度和实时性要求尤为重要。正余弦编码器高速信号的细分方法可分为硬件细分法和软件细分法。硬件细分法通过比较器电路实现细分,存在电路复杂、成本高和灵活性差等缺点;软件细分法一般应用DSP或FPGA处理器,将编码器的正余弦信号进行AD ...
【技术保护点】
1.一种正余弦编码器高速信号采集及细分方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)使用高速数字化仪采集所述正余弦编码器输出的高速信号;(2)对所述高速数字化仪采集的信号进行Kalman滤波,得到相位差90度的正弦数字信号A和余弦数字信号B;(3)高速流盘存储所述正弦数字信号A和余弦数字信号B;(4)对所述正弦数字信号A和余弦数字信号B进行反正切运算,计算得到信号每一点的相角信号ArcTan;(5)计算信号起始点相角θ0,即
【技术特征摘要】
1.一种正余弦编码器高速信号采集及细分方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)使用高速数字化仪采集所述正余弦编码器输出的高速信号;(2)对所述高速数字化仪采集的信号进行Kalman滤波,得到相位差90度的正弦数字信号A和余弦数字信号B;(3)高速流盘存储所述正弦数字信号A和余弦数字信号B;(4)对所述正弦数字信号A和余弦数字信号B进行反正切运算,计算得到信号每一点的相角信号ArcTan;(5)计算信号起始点相角θ0,即其中,Line为编码器的物理线数,ArcTan(n0)表示相角信号ArcTan在信号起始点的角度;(6)计算信号结束点相角θ2,即其中ArcTan(n)表示相角信号ArcTan在信号结束点的度数;(7)对相角信号ArcTan进行90°~-90°过零检测,通过累加器得到在整个ArcTan信号内共90°~-90°过零N次,计算得到半周期相角总角度(8)计算得到编码器总旋转角度θ=θ0+θ1+θ2。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤2-6通过工控机处理器的上位机软件执行。3.一种正余弦编码器高速信号采集及细分系统,其特征在于,包括:正余弦编码器、高速数字化仪、高速流盘存储模块、Kalman滤波模块和反正切软件细分模块,其中:所述高速数字化仪用于采集...
【专利技术属性】
技术研发人员:张海滨,王飞,于振中,石胜君,赵昊宁,董事,赵福臣,
申请(专利权)人:哈工大机器人集团股份有限公司,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
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