一种无刷直流电机超低转速的测速方法及工具技术

本发明专利技术公开一种无刷直流电机超低转速的测速方法及工具，涉及电机测速技术领域，包括：在电机启动时，检测电机所在象限，控制电机达到目标转速，在下一个控制周期，利用位置差计算电机初转速；在控制周期小于一个光电编码器的脉冲周期时，利用光电编码器变化的上升沿作为高频计数器的开始时间，直到下一个上升沿来时停止计数，根据上个周期计算的转速和位置计算转子当前位置；根据上一周期电机转速和上上周期的电机转速计算上一刻加转速，根据位置差和上一刻加转速计算电机当前转速；利用电机当前转速和上一时刻转速计算当前加转速，根据当前加转速判断电机转速计算结果是否合理。本发明专利技术可以对单、双向运行的无刷直流电机进行准确测速。测速。测速。

【技术实现步骤摘要】
一种无刷直流电机超低转速的测速方法及工具


[0001]本专利技术涉及电机测速
，具体的说是一种无刷直流电机超低转速的测速方法及工具。

技术介绍

[0002]工程上经常使用直流无刷电机来作为机构的驱动源，通过控制直流无刷电机的正反转向和转速位置达到机构的要求，直流无刷电机具有快速响应，精度高，效率高等优点，其中，传统的测速方法有：M测速法，T测速法和M/T测速法。M测速法是在相等的时间间隔内，通过在相同的时间T间隔内计算传感器输出的脉冲个数来算出转速，通常用于中高速测速；T法测速：通过测量传感器发出的相邻两个脉冲之间的T来算出转速；因为相邻两个脉冲对应轮子上的物理距离N是确定的，通常用于低速测速；M/T测速法在高速时相当于M测速法，在低速时相当于T测速法，但是在工程上过低的转速会延长电机控制周期，使电机动态性能变差。
[0003]在工程中，电机转子位置检测有旋转变压器、光电编码器(增量式和绝对式)、霍尔位置传感器等，其中，光电编码器因使用方便，性价比高等优点得到了广泛的应用，但是位置测量的精度随着编码器分辨率的提高而提高，超过编码器分辨率就不能稳定采集电机的位置信息，假定设定2500线编码器(4倍频为10000)，控制频率为1ms，根据T测速法能测定到最低转速为：
[0004][0005]如果设定的转速低于6rpm，这时在一个控制周期可能采不到一个完整的脉冲，因此根据算法，会认为当前的转速为0，这会造成控制的不稳定。
[0006]针对这种情况，可以从硬件方面改进，增加编码器的分辨率，但这会增加成本，也可以从延长控制周期来采集到一个以上的脉冲，但是这样会造成控制系统响应慢，动态性能差。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对目前技术发展的需求和不足之处，提供一种无刷直流电机超低转速的测速方法及工具，以对单、双向运行的无刷直流电机进行测速，并兼具测速的准确性，快速性和抗干扰性。
[0008]首先，本专利技术的一种无刷直流电机超低转速的测速方法，解决上述技术问题采用的技术方案如下：
[0009]一种无刷直流电机超低转速的测速方法，其测速过程包括：
[0010]步骤S1、在电机启动的第一个控制周期，检测电机所在的象限；获取电机的目标转速，进行电机控制，在电机启动的第二个控制周期，利用初始位置和第二个控制周期采集到的电机位置P0进行转速计算，获得电机初转速n0；
[0011]步骤S2、在控制周期T0小于一个光电编码器的脉冲周期T1的情况下，在一个脉冲信号上升沿启动一个高频计数器，在控制周期T0内读取高频计数器的数值M，把控制周期T0的时间认定为计数器当前的时间，根据上个周期计算的转速n
last
和位置P
last
来计算当前转子的位置P
now
，具体公式如下：
[0012]P
now
＝P
last
+n
last
×
T0；
[0013]步骤S3、根据上一周期电机转速n
last
和上上周期的电机转速n
llast
计算电机上一刻加转速a
last
，根据位置差ΔP和加转速a
last
计算电机当前转速n
now
，具体公式如下：
[0014][0015]步骤S4、利用电机当前转速n
now
和电机上一时刻转速n
last
计算当前加转速a
now
，根据当前加转速a
now
判断电机超低转速的计算结果是否合理。
[0016]可选的，执行步骤S4时，首先设定加转速，然后比较当前加转速a
now
与设定加转速的大小：
[0017](i)在当前加转速a
now
大于设定加转速时，认定电机超低转速计算失败，保持当前转速作为控制系统的输入进行转速环控制；
[0018](ii)在当前加转速a
now
不超过设定加转速时，认定电机超低转速计算结果合理。
[0019]可选的，执行步骤S1时，采用霍尔位置传感器检测电机所在的象限。
[0020]可选的，执行步骤S1时，利用FOC算法进行电机控制，使其达到目标转速。
[0021]其次，本专利技术的一种无刷直流电机超低转速的测速工具，解决上述技术问题采用的技术方案如下：
[0022]一种无刷直流电机超低转速的测速工具，其具体包括：
[0023]检测模块，用于在电机启动的第一个控制周期，检测电机所在的象限；
[0024]控制模块，用于获取电机的目标转速，进行电机控制；
[0025]计算模块一，用于在电机启动的第二个控制周期，利用初始位置和第二个控制周期采集到的电机位置P0进行转速计算，获得电机初转速n0；
[0026]启动计数模块，用于在控制周期T0小于一个光电编码器的脉冲周期T1的情况下，在一个脉冲信号上升沿启动一个高频计数器，在控制周期T0内读取高频计数器的数值M，把控制周期T0的时间认定为计数器当前的时间；
[0027]计算模块二，在已知上个周期计算的转速n
last
和位置P
last
的前提下，利用公式P
now
＝P
last
+n
last
×
T0计算当前转子的位置P
now
；
[0028]计算模块三，在已知上一周期电机转速n
last
和上上周期的电机转速n
llast
的前提下，计算电机上一刻加转速a
last
，随后根据位置差ΔP和加转速a
last
，利用公式计算电机当前转速n
now
；
[0029]计算判断模块，用于根据电机当前转速n
now
和电机上一时刻转速n
last
计算当前加转速a
now
，进而根据当前加转速a
now
判断电机超低转速的计算结果是否合理。
[0030]可选的，所涉及测速工具还包括设定模块，用于设定加转速；
[0031]所述计算判断模块比较当前加转速a
now
与设定加转速的大小：
[0032](i)在当前加转速a
now
大于设定加转速时，认定电机超低转速计算失败，保持当前
转速作为控制系统的输入进行转速环控制；
[0033](ii)在当前加转速a
now
不超过设定加转速时，认定电机超低转速计算结果合理。
[0034]可选的，所涉及检测模块采用霍尔位置传感器。
[0035]可选的，所涉及控制模块利用FOC算法进行电机控制，使其达到目标转速。
[0036]本专利技术的一种无刷直流电机超低转速的测速方法及工具，与现有技术相比具有的有益本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无刷直流电机超低转速的测速方法，其特征在于,其测速过程包括：步骤S1、在电机启动的第一个控制周期，检测电机所在的象限；获取电机的目标转速，进行电机控制，在电机启动的第二个控制周期，利用初始位置和第二个控制周期采集到的电机位置P0进行转速计算，获得电机初转速n0；步骤S2、在控制周期T0小于一个光电编码器的脉冲周期T1的情况下，在一个脉冲信号上升沿启动一个高频计数器，在控制周期T0内读取高频计数器的数值M，把控制周期T0的时间认定为计数器当前的时间，根据上个周期计算的转速n
last
和位置P
last
来计算当前转子的位置P
now
，具体公式如下：P
now
＝P
last
+n
last
×
T0；步骤S3、根据上一周期电机转速n
last
和上上周期的电机转速n
llast
计算电机上一刻加转速a
last
，根据位置差ΔP和加转速a
last
计算电机当前转速n
now
，具体公式如下：步骤S4、利用电机当前转速n
now
和电机上一时刻转速n
last
计算当前加转速a
now
，根据当前加转速a
now
判断电机超低转速的计算结果是否合理。2.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机超低转速的测速方法，其特征在于，执行步骤S4时，首先设定加转速，然后比较当前加转速a
now
与设定加转速的大小：(i)在当前加转速a
now
大于设定加转速时，认定电机超低转速计算失败，保持当前转速作为控制系统的输入进行转速环控制；(ii)在当前加转速a
now
不超过设定加转速时，认定电机超低转速计算结果合理。3.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机超低转速的测速方法，其特征在于，执行步骤S1时，采用霍尔位置传感器检测电机所在的象限。4.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机超低转速的测速方法，其特征在于，执行步骤S1时，利用FOC算法进行电机控制，使其达到目标转速。5.一种无刷直流电机超低转速的测速工具，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：娄本山，张学恒，高明，
申请(专利权)人：山东新一代信息产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：