一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法，通过对传统非线性跟踪微分器的计算过程进行改进，在得到两个连续的初始m值之后，通过计算得到m差值，并根据m差值的大小对最新得到的初始m值进行调整以得到已处理m值，在调整时保证m差值始终处于‑180°至180°之间，以防止已处理m值过圈，从而避免过圈问题引起的绝对式编码器输出振荡。本发明专利技术还提供了一种编码器测速装置、一种编码器测速设备以及一种计算机可读存储介质，同样具有上述有益效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法及装置
本专利技术涉及工业自动化
，特别是涉及一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法、一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速装置、一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速设备以及一种计算机可读存储介质。
技术介绍
编码器是集光、机、电于一体的精密位移传感器，已经广泛用于望远镜转台、经纬仪等设备中，其采集精度直接决定设备的整体性能。常用的编码器主要分为增量式编码器和绝对式编码器两种，增量式编码器在系统上电后需要寻零操作，而绝对式编码器可以直接读取当前编码器的位置信息，这一优点明显优于增量式编码器，所以常选用高精度的绝对式编码器作为控制系统反馈元件。由于光电编码器只输出测量所需的角度值，因此需对编码器输出的位置信息进行微分处理，提取出速度信号用于实现系统的闭环控制。针对绝对式编码器的输出角度数据，工程上应用最多的是采用差分测速的处理形式，以得到角速度信息。但这种方法具有噪声干扰大的问题，很难得到适用于高精度应用场合下的速度信号。非线性跟踪微分器不基于对象模型，可以从受到噪声污染的信号中快速有效地估计出输入信号及其微分信号，由于用积分方式代替微分方式，避免了常规差分算法带来的噪声放大问题。但是由于绝对式的编码器在应用时存在过圈问题，即绝对编码器在转动过程中，其输出码值在达到最大值后，码变将为0，此时直接应用非线性跟踪微分器进行绝对式编码器测速，将使微分器输出振荡，跟踪结果受到影响。所以如何解决在使用非线性跟踪微分器对绝对式编码器测速时的过圈问题时本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法，可以解决过圈问题；本专利技术的另一目的在于提供一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速装置、一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速设备以及一种计算机可读存储介质，可以解决过圈问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法，包括：根据预设采样间隔采集绝对式编码器输出的角度值；根据所述角度值计算微分信号初值和跟踪信号初值；将所述跟踪信号初值减去最新采集的所述角度值，得到初始m值；当计算得到至少两个所述初始m值时，将最新得到的所述初始m值减去前一时刻得到的所述初始m值得到m差值；当所述m差值大于180°时，将最新得到的所述初始m值减360°作为已处理m值；当所述m差值小于-180°时，将最新得到的所述初始m值加360°作为已处理m值；当所述m差值处于-180°至180°，包括端点值时，将最新得到的所述初始m值作为已处理m值；调用跟踪数据计算子模型，根据所述微分信号初值、所述跟踪信号初值和所述采样间隔时间计算得到初始跟踪数据；调用微分数据计算子模型，根据所述微分信号初值、所述已处理m值和所述采样间隔时间计算得到微分数据。可选的，所述调用跟踪数据计算子模型，根据所述微分信号初值、所述跟踪信号初值和所述采样间隔时间计算得到初始跟踪数据之后，还包括：对所述初始跟踪数据进行360求模运算得到已处理跟踪数据。可选的，所述根据所述角度值计算微分信号初值和跟踪信号初值包括：当非首次计算所述跟踪信号初值时，使最新的所述微分数据替换所述微分信号初值，使最新的所述已处理跟踪数据替换所述跟踪信号初值。可选的，所述当非首次计算所述跟踪信号初值时，使最新的所述微分数据替换所述微分信号初值，使最新的所述已处理跟踪数据替换所述跟踪信号初值包括：在所述采集绝对式编码器输出的角度值之前，使最新的所述微分数据替换所述微分信号初值，并使最新的所述已处理跟踪数据替换所述跟踪信号初值。可选的，所述根据所述角度值计算微分信号初值和跟踪信号初值包括：当首次计算所述跟踪信号初值时，将连续两次采集的所述角度值做差并除以采样间隔时间得到所述微分信号初值，将连续两次采集中后一次采集的所述角度值作为所述跟踪信号初值。可选的，在将所述跟踪信号初值减去最新采集的所述角度值，得到初始m值之后，还包括：当仅计算得到一个所述初始m值时，将所述初始m值作为已处理m值。本专利技术还提供了一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速装置，包括：采集模块：用于根据预设采样间隔采集绝对式编码器输出的角度值；初值模块：用于根据所述角度值计算微分信号初值和跟踪信号初值；初始m值模块：用于将所述跟踪信号初值减去最新采集的所述角度值，得到初始m值；m差值模块：用于当计算得到至少两个所述初始m值时，将最新得到的所述初始m值减去前一时刻得到的所述初始m值得到m差值；m值过圈处理模块：用于当所述m差值大于180°时，将最新得到的所述初始m值减360°作为已处理m值；当所述m差值小于-180°时，将最新得到的所述初始m值加360°作为已处理m值；当所述m差值处于-180°至180°，包括端点值时，将最新得到的所述初始m值作为已处理m值；初始跟踪数据模块：用于调用跟踪数据计算子模型，根据所述微分信号初值、所述跟踪信号初值和所述采样间隔时间计算得到初始跟踪数据；微分数据模块：用于调用微分数据计算子模型，根据所述微分信号初值、所述已处理m值和所述采样间隔时间计算得到微分数据。可选的，还包括：求模运算模块：用于对所述初始跟踪数据进行360求模运算得到已处理跟踪数据。本专利技术还提供了一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速设备，所述设备包括：存储器：用于存储计算机程序；处理器：用于执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法的步骤。本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法的步骤。本专利技术所提供的一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法，包括根据预设采样间隔采集绝对式编码器输出的角度值；根据角度值计算微分信号初值和跟踪信号初值；将跟踪信号初值减去最新采集的角度值，得到初始m值；当计算得到至少两个初始m值时，将最新得到的初始m值减去前一时刻得到的初始m值得到m差值；当m差值大于180°时，将最新得到的初始m值减360°作为已处理m值；当m差值小于-180°时，将最新得到的初始m值加360°作为已处理m值；当m差值处于-180°至180°，包括端点值时，将最新得到的初始m值作为已处理m值；调用跟踪数据计算子模型，根据微分信号初值、跟踪信号初值和采样间隔时间计算得到初始跟踪数据；调用微分数据计算子模型，根据微分信号初值、已处理m值和采样间隔时间计算得到微分数据。通过对传统非线性跟踪微分器的计算过程进行改进，在得到两个连续的初始m值之后，通过计算得到m差值，并根据m差值的大小对最新得到的初始m值进行调整以得到已处理m值，在调整时保证m差值始终处于-180°至180°之间，以防止已处理m值过圈，从而避免过圈问题引起的绝对式编码器输出振荡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法，其特征在于，包括：/n根据预设采样间隔采集绝对式编码器输出的角度值；/n根据所述角度值计算微分信号初值和跟踪信号初值；/n将所述跟踪信号初值减去最新采集的所述角度值，得到初始m值；/n当计算得到至少两个所述初始m值时，将最新得到的所述初始m值减去前一时刻得到的所述初始m值得到m差值；/n当所述m差值大于180°时，将最新得到的所述初始m值减360°作为已处理m值；当所述m差值小于-180°时，将最新得到的所述初始m值加360°作为已处理m值；当所述m差值处于-180°至180°，包括端点值时，将最新得到的所述初始m值作为已处理m值；/n调用跟踪数据计算子模型，根据所述微分信号初值、所述跟踪信号初值和所述采样间隔时间计算得到初始跟踪数据；/n调用微分数据计算子模型，根据所述微分信号初值、所述已处理m值和所述采样间隔时间计算得到微分数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于非线性跟踪微分器的编码器测速方法，其特征在于，包括：
根据预设采样间隔采集绝对式编码器输出的角度值；
根据所述角度值计算微分信号初值和跟踪信号初值；
将所述跟踪信号初值减去最新采集的所述角度值，得到初始m值；
当计算得到至少两个所述初始m值时，将最新得到的所述初始m值减去前一时刻得到的所述初始m值得到m差值；
当所述m差值大于180°时，将最新得到的所述初始m值减360°作为已处理m值；当所述m差值小于-180°时，将最新得到的所述初始m值加360°作为已处理m值；当所述m差值处于-180°至180°，包括端点值时，将最新得到的所述初始m值作为已处理m值；
调用跟踪数据计算子模型，根据所述微分信号初值、所述跟踪信号初值和所述采样间隔时间计算得到初始跟踪数据；
调用微分数据计算子模型，根据所述微分信号初值、所述已处理m值和所述采样间隔时间计算得到微分数据。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调用跟踪数据计算子模型，根据所述微分信号初值、所述跟踪信号初值和所述采样间隔时间计算得到初始跟踪数据之后，还包括：
对所述初始跟踪数据进行360求模运算得到已处理跟踪数据。


3.根据权利要求足2所述的方法，其特征在于，所述根据所述角度值计算微分信号初值和跟踪信号初值包括：
当非首次计算所述跟踪信号初值时，使最新的所述微分数据替换所述微分信号初值，使最新的所述已处理跟踪数据替换所述跟踪信号初值。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述当非首次计算所述跟踪信号初值时，使最新的所述微分数据替换所述微分信号初值，使最新的所述已处理跟踪数据替换所述跟踪信号初值包括：
在所述采集绝对式编码器输出的角度值之前，使最新的所述微分数据替换所述微分信号初值，并使最新的所述已处理跟踪数据替换所述跟踪信号初值。


5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述角度值计算微分信号初值和跟踪信号初值包括：
当首次计算所述跟踪信号初值时，将连续两次采集的所述角度值做差并除以采样间隔时间得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：何云丰，闫得杰，王晓东，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22