电机速度检测方法技术

本发明专利技术提供一种电机速度检测方法，以在极低速以及高速下检测电机速 度。该电机速度检测方法，在不改变脉冲采样间隔和速度控制周期的情况下， 采用自定义脉冲采样间隔替代脉冲采样间隔，进行电机速度的计算。本发明专利技术使 得检测精确的电机平均速度成为可能，而且利用快速的速度调整特性能够实现 在极低速范围内和电机高速时的稳定速度控制，同时因为采用了低分辨率的低 成本脉冲编码器，有效地降低了速度控制系统的成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电机检测技术，具体地说，涉及一种，仅使 用低分辨率的脉冲编码器进行电机速度检测，即可得到较准确的电机速度用于 电机控制。
技术介绍
在一个电机速度控制系统中，如果仅使用一个具有相当低分辨率的脉冲编 码器，当电机以非常低的速度转动时，从脉冲编码器得到的脉冲的相邻时间间 隔(每个脉冲上升沿周期或下降沿周期)通常会大于电机速度控制周期和脉冲 采样间隔，从而在一个速度控制周期内没有一个脉冲信号，以至于无法获得准 确的电机速度反馈信息。测速分辨率表征测量装置对转速变化的敏感度，在低分辨率脉冲编码器测速下，测速分辨率为0-^r(rpm)， P为编码器线数，z;为脉冲采样间隔。在接近零的电机低速范围内，如图i所示，设速度控制周期为7;=丁，脉冲采样间隔7;=7; ， 0/T/2T/....../nT时间点为各速度控制周期的开始t二T时，t二0 T之间没有脉冲，计算得到的电机速度n二O; t二2T时，t二T 2T之间检测到一个脉冲，计算得到的电机速度n二nl^Q。 由图易知电机实际速度n=nl/2，于是在进行速度控制时，始终得不到实 际的电机速度进行闭环控制。产生这个的原因就是测速分辨率不够，存在相邻脉冲时间间隔大于脉冲采样间隔7;的低速情况，即跟脉冲编码器的分辨率P和 脉冲采样间隔7;有关，改善测速分辨率Q有以下两种方式1)提高脉冲编码器的分辨率P，即线数，从而每转过一圈得到的脉冲数变多，低速下不改变脉冲采样间隔7;时，可以使得相邻脉冲时间间隔小于脉冲采样间隔。2)增大脉冲采样间隔z;，低速下不改变脉冲编码器分辨率P时，可以使得相邻脉冲时间间隔小于脉冲采样间隔。但是这两种方式都有一定的限制，脉冲编码器的分辨率不能无限提升，而且高分辨率的脉冲编码器必然使得成本加大；脉冲采样间隔7;会影响到速度控 制周期t;，通常的速度控制下速度控制周期t^t;，脉冲采样间隔7;增大将使 得 ;变大，而速度控制周期过大将使得速度控制的系统响应变慢，无法实现高 性能的控制。在不改变合适的脉冲编码器分辨率和脉冲采样间隔的情况下，可以通过对 得到的脉动的速度反馈进行平滑滤波处理，从而提高电机速度分辨率，平滑速 度响应。但是，添加滤波器会产生相位滞后，没有特殊要求且非低速下的话， 还可以满足要求，在极低速下，得到的电机速度不平稳。而且从实现上考虑， 滤波器阶数也存在一定的限制，阶数过高将使实现变得复杂，相位滞后更大， 而阶数不够，有些情况下又不能有效地平滑速度波动。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，它可以在极低速以及高速 下，不改变脉冲采样间隔和速度控制周期的情况下，采用自定义脉冲采样间隔 替代脉冲采样间隔，使得测速分辨率得到提高，速度反馈更精确，速度控制更稳定。本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现本专利技术的第一方面在于提供一种在低速情况下的，该电 机速度检测方法，电机速度检测过程中，存在零脉冲的速度控制周期，其特征 在于对于每个速度控制周期，采用原始速度采样间隔的自然数倍作为新的速 度采样间隔，计算新的速度采样间隔内的脉冲数，并根据新的速度采样间隔和 新的速度采样间隔内的脉冲数计算该速度控制周期的电机速度。本专利技术中，对零脉冲速度控制周期，以该速度控制周期之前邻近该速度控 制周期包括该速度控制周期在内的连续零脉冲速度控制周期数+1倍原始速度 采样间隔作为新的速度采样间隔。对非零脉冲速度控制周期，以该速度控制周期之前邻近该速度控制周期的 连续零脉冲速度控制周期数+l倍原始速度采样间隔作为新的速度采样间隔。本专利技术的第二方面在于提供一种在高速情况下的，该电 机速度检测方法，电机速度检测过程中，每个速度控制周期中具有至少一个脉 冲，其特征在于以某一速度控制周期中的脉冲数作为基准脉冲数，根据原始 速度采样间隔和基准脉冲数计算基准电机速度，每个速度控制周期的脉冲数减 去基准脉冲数得到调整脉冲数，由此产生零调整脉冲的速度控制周期，对于每 个速度控制周期采用原始速度采样间隔的自然数倍作为新的速度采样间隔，计 算新的速度采样间隔内的调整脉冲数，并根据新的速度采样间隔和新的速度采 样间隔内的调整脉冲数计算该速度控制周期的调整电机速度，基准电机速度和 调整电机速度之和即为电机速度反馈。本专利技术中，对零调整脉冲的速度控制周期，以该速度控制周期之前邻近该 速度控制周期包括该速度控制周期在内的连续零调整脉冲的速度控制周期数+ 1倍原始速度采样间隔作为新的速度采样间隔。对非零调整脉冲的速度控制周期，以该速度控制周期之前邻近该速度控制 周期的连续零调整脉冲的速度控制周期数+1倍原始速度采样间隔作为新的速 度采样间隔。为了在电机高速时检测的电机速度有较高的精度，以速度控制周期的最大 脉冲数和最小脉冲数进行平均再取整作为基准脉冲数，本专利技术最适宜于速度控 制周期的最大脉冲数差不大于2的情形。本专利技术在不改变速度控制周期的基础上，使得检测精确的电机平均速度成 为可能，而且利用快速的速度调整特性能够实现在极低速范围内和电机高速时 的稳定速度控制，同时因为采用了低分辨率的低成本脉冲编码器，有效地降低 了速度控制系统的成本。附图说明图l为电机低速情况下，现有的示意图。图2为本专利技术在电机低速情况下，示意图。 图3为本专利技术在电机高速情况下，示意图。具体实施例方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解， 下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。 实施例1现有的速度检测方法中，对脉冲为零的速度控制周期，其周期内的电机速 度为零；对于脉冲不为零的速度控制周期，其周期内的电机速度"-^rpm，其中M为该速度控制周期中检测到的脉冲数，P为编码器线数，z;为脉冲采样间隔。在电机高速时，每个速度控制周期(脉冲采样间隔z;与速度控制周期是相 等的)内都可以检测到脉冲，但是在电机低速时，速度控制周期内可能检测到 脉冲，也可能没有。如图2所示，电机的速度控制周期和原始的脉冲采样间隔z;均为T，在前 7个速度控制周期中，仅在速度控制周期O-T、 2T-3T、 5T-6T、 6T-7T检测到脉 冲。如图2d所示，按照现有的速度检测方法，速度控制周期0-T、 2T-3T、 5T-6T、 6T-7T的电机速度为nO，其他速度控制周期的电机速度为零，具体计算过程不 是本专利技术的主要部分，本领域技术人员了解此过程在此不再累述。这是由于此 时电机处于低速状态，脉冲编码器的分辨率不够，不足以在每个速度控制周期 (脉冲采样间隔)中检测到脉冲，于是在进行速度控制时，始终得不到实际的 电机速度进行闭环控制。为了在低速下没有检测到脉冲的速度控制周期也能反馈一个符合实际的电机速度，在原始脉冲采样间隔7;和速度控制周期不变的情况下，可以将脉冲采样间隔虚拟放大，即将原始脉冲采样间隔7;放大到新的脉冲采样间隔7;-丄.7V,(L为自然数)。从而在新的脉冲采样间隔&时间内检测到M个脉冲， 则该速度控制周期内的电机速度"=^rpm，其中，M为新的脉冲采样间隔TP内检测到的脉冲数。参见图2b、 2c，以下详细描述各速度控制周期是如何将原始脉冲采样间隔 7;进行放大处理并得到电机速度的。速度控制周期O-T检测到脉冲(即非零脉冲速度控制周期)，由于该速度控制周期为第一个速度控制周期，在其之本文档来自技高网...

【技术保护点】
电机速度检测方法，电机速度检测过程中，存在零脉冲的速度控制周期，其特征在于：对于每个速度控制周期，采用原始速度采样间隔的自然数倍作为新的速度采样间隔，计算新的速度采样间隔内的脉冲数，并根据新的速度采样间隔和新的速度采样间隔内的脉冲数计算该速度控制周期的电机速度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邹积浩，董海军，
申请(专利权)人：东元总合科技杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：86