一种增量式光电编码器信号丢失的处理方法技术

本发明专利技术提供了一种增量式光电编码器信号丢失的处理方法，属于电机控制技术领域。它解决了对增量式编码器密闭的机械结构出现破损或者瑕疵时增量式编码器信号出现丢失的问题。本处理方法用于当增量式光电编码器信号丢失时对丢失的增量式光电编码器信号进行预测并得出对应丢失信号的信号预测值，包括如下步骤：S1、对现期数据值Y

【技术实现步骤摘要】
一种增量式光电编码器信号丢失的处理方法
本专利技术属于电机控制
，涉及一种增量式光电编码器信号丢失的处理方法。
技术介绍
光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90&ordm，从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。作为驱动缝纫机的主要部件电机，其必不可少的一个部分就是位置传感器，又称编码器，为了满足市场更高的要求，现在一般采用光电编码器。由于增量式编码器具有高精度以及高分辨率的特点，因此，越来越多采用增量式编码器。如公开的公开号为CN106301105A，名称为基于增量式光电编码器多极电机磁极位置检测方法的中国专利，该方法利用增量式编码器、倍频电路、计数器、存储器及清零回路来实现，初始状态通过磁极定位找到磁极的初始状态；然后进行上电运行当转子转过一个角度时光电编码器发出一个脉冲信号，通过计时器计数得到可以被控制电路读取的数字信号，即转子的位置信号。但增量式编码器也存在一定的缺点，其中最突出的就是对于恶劣环境下使用提出的高保护要求，否则环境因素可能会造成增量式编码器的信号容易丢失，导致控制系统崩溃的严重后果。为了解决上述问题，现有一般采用机械结构完全密封的方式，就是通过机械结构将增量式编码器完全密封起来以避免外界环境对其的影响。但仍然会存在以下可能问题：在使用中，一旦用于对增量式编码器密闭的机械结构出现破损或者瑕疵的时候，外界环境就会对其进行影响，从而可能导致增量式编码器信号丢失进而导致控制系统无法正常工作，甚至崩溃。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述技术问题，提出了一种增量式光电编码器信号丢失的处理方法。本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种增量式光电编码器信号丢失的处理方法，用于当增量式光电编码器信号丢失时对丢失的增量式光电编码器信号进行预测并得出对应丢失信号的信号预测值，其特征在于，定义现期数据值Yt为现期的实际数据值，现期为程序执行的第t个时钟周期，即预测前最后一个时钟周期的实际数据值；为现期往后第T个时钟周期的预测值；该处理方法包括如下步骤：S1、对现期数据值Yt进行二次指数平滑法预测，具体预测计算公式如下：其中，α为平滑常数，0<α<1；St为现期的一个中间计算值，为St一次指数的平滑值，为St二次指数的平滑值；定义该步骤得到的值为(指数)；S2、进行插值与拟合处理，具体计算公式如下：其中，为现期往后第T期预测值与第T-1期预测值之间的变化量，m为判断阈值；定义该步骤得到的值为(插值)；S3、进行一元回归分析处理，具体计算公式如下：其中，L、J为常数，自变量为调速器指令；定义该步骤得到的值为(回归)；S4、进行趋势预测算法得出对应信号丢失的信号预测值，具体计算公式如下：其中，k1+k2+k3＝1。在上述的一种增量式光电编码器信号丢失的处理方法中，所述的现期为信号丢失前的最后一个时钟周期，或者是信号丢失前的所有时钟周期中的其中一个时钟周期。在上述的一种增量式光电编码器信号丢失的处理方法中，所述的实际数据值为对应检测得到位置增量信息的数字信号值，即现期增量式光电编码器实时反馈值。在上述的一种增量式光电编码器信号丢失的处理方法中，所述的步骤S1中的α值根据以下不同环境条件具有如下几个值：当系统状态呈现稳定的水平趋势时，所述α＝0.2；当系统状态趋势波动较大且呈无规律性时，所述α＝0.5；当系统状态呈现稳定的上升或下降趋势时，所述α＝0.8。在上述的一种增量式光电编码器信号丢失的处理方法中，所述步骤S3中的自变量为预测前调速器输入情况拟合，用于反映增量式光电编码器的变化趋势，相对(回归)有明显滞后性。在上述的一种增量式光电编码器信号丢失的处理方法中，相关系数根据拟定原则来进行拟定，所述拟定原则为保证平均绝对差的计算值最小，所述平均绝对差MAE的计算公式如下：其中，n为多次连续预测时的次数。与现有技术相比，本处理方法在对增量式编码器密闭的机械结构出现破损或者瑕疵导致信号丢失时能够准确预测其丢失信号值从而信号连续有效避免控制系统无法正常工作，以提升系统稳定性，增强抗干扰能力；且通过多种预测算法相互结合的组合式预测算法，有效避免了特定工况下某一种算法的不可靠性，提高预测准确性；而且本处理方法由软件算法直接实现，不需要额外增加硬件及检测电路，从而成本低。附图说明图1是本增量式光电编码器信号丢失的处理方法的流程图。图2是本增量式光电编码器信号丢失的处理方法中的各模块的连接框图。具体实施方式以下是本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。如图1所示，本实施例提供了一种增量式光电编码器信号丢失的处理方法，特别是应用在工业缝纫机的电控系统中，用于当增量式光电编码器信号丢失时对丢失的增量式光电编码器信号进行预测并得出对应丢失信号的信号预测值，具体的是对增量式光电编码器丢失的位置增量信息进行预测。如图2所示，本实施例应用的工业缝纫机包括主控模块、电机驱动模块和电机模块三个基本模块，其中，主控模块用于控制电机驱动模块，给出特定的大小与方向的电压矢量，同时接收电机模块反馈的位置增量信息，用于进行电压矢量方向切换；电机驱动模块用于接收主控模块的控制信号，给出电压矢量驱动信号控制电机定子三相绕组；电机模块主要包括永磁同步电机以及位置传感器，其位置传感器为增量式光电编码器，永磁同步电机根据电压矢量驱动信号在定子产生特定磁场，电机转子在磁场的作用下发生运动，通过位置传感器将运动信息反馈给主控模块，进行下一步控制，本控制系统为双闭环控制系统，包括速度环控制程序和电流环控制程序。具体信号预测值的预测方法如下：定义现期数据值Yt为现期的实际数据值，现期为程序执行的第t个时钟周期，即预测前最后一个时钟周期的实际数据值；为现期往后第T个时钟周期的预测值；现期为信号丢失前的最后一个时钟周期，或者是信号丢失前的所有时钟周期中的其中一个时钟周期，实际数据值为对应检测得到位置增量信息的数字信号值，即现期增量式光电编码器实时位置增量信息反馈值，该处理方法包括如下步骤：S1、对现期数据值Yt进行二次指数平滑法预测，具体预测计算公式如下：Yt其中，α为平滑常数，0<α<1；St为现期的一个中间计算值，为St一次指数的平滑值，为St二次指数的平滑值；定义该步骤得到的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增量式光电编码器信号丢失的处理方法，用于当增量式光电编码器信号丢失时对丢失的增量式光电编码器信号进行预测并得出对应丢失信号的信号预测值，其特征在于，定义现期数据值Y

【技术特征摘要】
1.一种增量式光电编码器信号丢失的处理方法，用于当增量式光电编码器信号丢失时对丢失的增量式光电编码器信号进行预测并得出对应丢失信号的信号预测值，其特征在于，定义现期数据值Yt为现期的实际数据值，现期为程序执行的第t个时钟周期，即预测前最后一个时钟周期的实际数据值；为现期往后第T个时钟周期的预测值；该处理方法包括如下步骤：
S1、对现期数据值Yt进行二次指数平滑法预测，具体预测计算公式如下：



其中，



α为平滑常数，0<α<1；St为现期的一个中间计算值，为St一次指数的平滑值，为St二次指数的平滑值；定义该步骤得到的值为(指数)；
S2、进行插值与拟合处理，具体计算公式如下：



其中，

为现期往后第T期预测值与第T-1期预测值之间的变化量，m为判断阈值；定义该步骤得到的值为(插值)；
S3、进行一元回归分析处理，具体计算公式如下：



其中，L、J为常数，自变量为调速器指令；定义该步骤得到的值为(回归)；
S4、进行趋势预测算法得出对应信号丢失的信号预测值，具体计算公式如下：



其中，k1+k2+k3＝1。


2.根据权利要求1所述的一种增...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙涛，徐宗霖，
申请(专利权)人：浙江众邦机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33