一種自適應調整計數(shù)脈沖的電機轉速恒精度測量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及了一種自適應調整計數(shù)脈沖的電機轉速恒精度測量方法。該方法利用電機上同軸安裝的一個旋轉變壓器來測量電機的角位移變化值，利用晶振產(chǎn)生的高頻脈沖測量角位移變化所用的時間，從而得到電機的轉速。為了保證電機在不同轉速下的測速精度，該方法利用自適應原理的方法，實時計算出測量相同角位移變化時間所需要的高頻脈沖個數(shù)，并利用倍頻或分頻技術將計數(shù)脈沖個數(shù)調整到所需要的值。通過實時改變用于計數(shù)的脈沖頻率實現(xiàn)了電機在全調速范圍的高精度測速。
【專利說明】一種自適應調整計數(shù)脈沖的電機轉速恒精度測量方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種自適應調整計數(shù)脈沖的電機轉速恒精度測量方法，尤其應用于需 要全范圍高精度測速的高性能電機控制系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] 電機轉速的測量精度直接影響電機控制的性能，目前常用的三種測速方法主要有 M法、T法、M/T法。但M法只適用于高速的場合；T法只適用于低速的場合；M/T法具有遲滯 性且測速精度具有非線性。為了獲得穩(wěn)定有效地測速值，便于對電機轉速進行控制和后期 電機驅動器的研制，恒定的全調速范圍測速精度變得尤為重要。一般的測速方法在電機快 速改變轉速時都很難使電機的測速精度保持恒定，若要獲得電機在全調速范圍的恒定測速 精度，就要求測出的電機角位移和產(chǎn)生這個角位移的時間足夠準確并且精度相同。旋轉變 壓器可以獲得高分辨率的角位移，而獲得準確且精度相同角位移變化時間的前提是用來計 時的脈沖達到需要的個數(shù)且保持在一定的范圍內，這樣就要求用來測速的晶振計數(shù)脈沖頻 率隨著電機轉速的變化而變化。
[0003] 自適應電機轉速測量方法一般應用在高性能的電機控制系統(tǒng)中，為了更好地體現(xiàn) 該方法的優(yōu)勢，高精度的測速裝置和高性能的數(shù)據(jù)處理模塊是必不可少的?，F(xiàn)有的電機一 般都同軸安裝高精度的旋轉變壓器，旋轉變壓器精度高、環(huán)境適應能力強，尤其適用于環(huán)境 惡劣的場合。本發(fā)明的方法是在T法的基礎上結合了自適應的原理，該方法需要在采樣周 期不變的情況下實時改變晶振計數(shù)脈沖的頻率，所以對微處理器的數(shù)據(jù)處理能力有很高的 要求。而可編程邏輯器件FPGA的運算速度快，集成度高，且無需變更硬件即可實現(xiàn)電路的 重構，常用于高性能的測速場合?；谛D變壓器和FPGA、微處理器的測速硬件平臺能夠實 現(xiàn)高精度的速度檢測，實現(xiàn)測速精度的均衡性。


【發(fā)明內容】

[0004] 為了克服T法在高速時測速誤差變大的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種自適 應調整計數(shù)脈沖的電機轉速恒精度測量方法，有效地保證了電機在全調速范圍下測速精度 的均一性。
[0005] 本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：采用可編程控制器FPGA、高頻晶振 和微處理器搭建硬件電路，旋轉變壓器將位移變化信號送到FPGA，同時利用FPGA對晶振產(chǎn) 生的脈沖進行計數(shù)，F(xiàn)PGA再利用并行接口將采集到的數(shù)據(jù)和微處理器進行通信。為了得到 均衡的測速精度運用自適應電機轉速測量方法，系統(tǒng)不斷檢測其采樣的精度即采集到的脈 沖個數(shù)，當電機轉速升高，系統(tǒng)檢測到的脈沖個數(shù)小于設定值時，F(xiàn)PGA通過倍頻增加計數(shù)脈 沖的頻率；當電機轉速降低，系統(tǒng)檢測到的脈沖個數(shù)大于設定值時，F(xiàn)PGA通過分頻降低計 數(shù)脈沖的頻率。通過上述測量方法保持了電機在相同角位移內系統(tǒng)采集到的脈沖個數(shù)在同 一個設定范圍內，從而獲得了電機在全范圍調速下均衡的測速精度。
[0006] 本發(fā)明的有益效果是，可以在電機進行全范圍寬動態(tài)調速時，快速地得到均衡的 測速精度，這對高性能的電機控制系統(tǒng)是非常重要的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)總體設計框圖。圖中D0~D15為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號；nOE為讀允 許信號；nEW為寫允許信號；A0~A1為地址信號；nGCS2為片選信號。
[0008] 圖2是自適應電機轉速測量方法的邏輯流程圖。

【具體實施方式】
[0009] 本發(fā)明的系統(tǒng)總體設計框圖如圖1所示。其中采用可編程控制器FPGA和微處理 器進行硬件電路的搭建，旋轉變壓器將電機的角位移變化信號送到FPGA，同時利用FPGA對 晶振產(chǎn)生的脈沖進行計數(shù)，再利用FPGA的并行接口將采集到的數(shù)據(jù)和微處理器進行通信。
[0010] 旋轉變壓器送出的是位置量，以旋轉變壓器輸出位置量最低位變化作為位置的變 化量，用晶振作為高頻計時時鐘，通過其產(chǎn)生的脈沖個數(shù)計算出旋轉變壓器送出的最低位 變化需要的時間，從而根據(jù)公式（5. 1)可以算出電機的轉速。

【權利要求】
1. 一種自適應調整計數(shù)脈沖的電機轉速恒精度測量方法，其特征在于：外部硬件采用 可編程控制器FPGA和微處理器進行硬件電路的搭建，旋轉變壓器將電機的角位移變化信 號送到FPGA，同時利用FPGA對晶振產(chǎn)生的脈沖進行計數(shù)，再利用FPGA的并行接口將采集到 的數(shù)據(jù)和微處理器進行通信。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種自適應調整計數(shù)脈沖的電機轉速恒精度測量方法，其特 征在于：在同一時間間隔內因電機轉速變化導致系統(tǒng)采集脈沖發(fā)生變化，當電機轉速升高， 系統(tǒng)檢測到的脈沖個數(shù)小于設定值時，F(xiàn)PGA通過倍頻增加計數(shù)脈沖的頻率；當電機轉速降 低，系統(tǒng)檢測到的脈沖個數(shù)大于設定值時，F(xiàn)PGA通過分頻降低計數(shù)脈沖的頻率，通過自適應 調整FPGA產(chǎn)生的采樣頻率，實現(xiàn)同一時間間隔內的采樣值保持在一定范圍內，以此保障可 以測量出恒定精度。
【文檔編號】G01P3/481GK104407166SQ201410704965
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權日:2014年11月27日
【發(fā)明者】劉麗, 陶春榮, 杜仁慧, 陳威 申請人:中國船舶重工集團公司第七二四研究所