3.速度和位置采样

1、永磁同步电机控制理论3速度和位置采样PART RESOLVER AD2S1210/AD2S1205解码PART ABZPART SinCosPART 13131.速度和位置采样编码器如以信号原理来分，有增量型编码器，绝对型编码器。一般伺服用增量式编码器，注塑机用旋编，电梯用正余弦编码器。增量型编码器(旋转型)工作原理：由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取，获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D，每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，迭加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。由于A、B两相

2、相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。增量式编码器的问题：增量型编码器存在零点累计误差，抗干扰较差，接收设备的停机需断电记忆，开机应找零或参考位等问题，这些问题如选用绝对型编码器可以解决。增量型编码器的一般应用：测速，测转动方向，测移动角度、距离(相对)。绝对型编码器(旋转型)：绝对编码器光码盘上有许多道光通道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16 线编排，这样，在编码器的每一个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码(格雷码)，这就称为n位绝对编码器。这样的编码器是由光电

3、码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。绝对编码器由机械位置决定的每个位置是唯一的，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度510000线。电机的极数必须小于所装编码器每转脉冲数。3.1.增量式光电编码器增量式2500线光电编码器，输出的Z脉冲必定在U相信号的上升沿或者下降沿，由电机的旋转方向确定。在伺服设计前，应确定电机旋转的正方向。规定电机轴向看逆时钟旋转为正向，顺时钟旋转为反向，光电编

4、码器在电机正转时脉冲计数寄存器(EvaRegs.T2CNT)加计数，电机反转时减计数。光电编码器在系统启动并第一次到达Z脉冲前处于定位过程，若正转启动，脉冲计数寄存器(EvaRegs.T2CNT)从零开始计数直到Z脉冲到来；若反转启动，脉冲计数寄存器(EvaRegs.T2CNT)从周期寄存器(EvaRegs.T2PR)的初始化值开始减计数直到Z脉冲到来。所使用编码器的极数跟电机的极数应相同，否则UVW信号无法用。如果使用的为8极电机，编码器也应为8极，电机旋转360°机械角度输出U、V、W脉冲各为4个。正转时，Z脉冲出现在U相脉冲的上升沿；反转时，Z脉冲出现在U相脉冲的下降沿。脉冲计

5、数寄存器(EvaRegs.T2CNT)的数据增加，表明正转(轴向看逆时钟)，通用定时器A的位(EvaRegs.GPTCONA.bit.T2STAT)为1，表明递增计数；脉冲计数寄存器(EvaRegs.T2CNT)的数据减少，表明反转(轴向看顺时钟)，通用定时器A的位(EvaRegs.GPTCONA.bit.T2STAT)为0，表明递减计数。3.2.M法(脉冲直接记数法)(编码器速度计算)M法固定时间内测量转子所经过的距离(编码器脉冲数)。在一定时间内测取编码器产生的脉冲个数，计算这段时间内的平均速度，定义编码器脉冲频率，又称测频法。电机每转一圈共产生Z个脉冲(Z=倍频系数*编码器码盘孔数或光栅

6、数)，把除以Z就得到电机转速。若单位为秒(s)，则的单位为转/分(r/min)。Fig.3.1.M法记录时间内旋转编码器PLG发出的脉冲数，根据rpm单位计算转速：(3.1)M法测速适用于高速，因为低速时比较小，误差大。M法在低速测速误差显著增加。编码器2500线(四倍频)，载波8KHz，速度采样周期8/8000，速度计算系数。注意，速度采样时间间隔必须准确，下溢中断优先级应较高。3.3.T法(脉冲时间记数法)T法测量经过固定的距离(高频脉冲数)所需要的时间。在编码器产生的相邻两个脉冲信号的间隔时间内，用一个计数器对已知频率为的高频时钟脉冲(DSP的CPU时钟)进行记数，确定编码器产生的相邻两

7、个脉冲信号的间隔时间，来计算转速。这里的测速时间是编码器输出脉冲的周期，又称周期法。准确的测速时间是用所得到的高频脉冲个数来计算的，。Fig.3.2.T法记录编码器一个脉冲周期的高频时钟脉冲个数，为高频脉冲频率，转速计算：(3.2)T法测速适用于低速段，是因为高速时小，量化误差大。T法在高速测速误差显著增加。编码器2500线，采用捕获编码器脉冲连续两个沿(上升沿和下降沿)作为每次速度计算周期，CPU高频时钟脉冲128分频，速度计算系数。这样可以防止计数器溢出，速度正负由编码器QEP计数脉冲判断。3.4.M/T法(脉冲时间混合记数法)(编码器速度计算)对伺服系统的位置控制来讲，若采用M/T法进行

8、速度计算，则控制精度可以大大提高。M/T法既检测时间内编码器输出的脉冲个数，又检测时间内的高频时钟脉冲(DSP的CPU时钟)个数，来计算转速，应保证高频时钟脉冲计数器与编码器输出脉冲计数器同时开启与关闭，以减小误差。设高频时钟脉冲频率为，则准确的测速时间为。Fig.3.3.M/T法转速计算：(3.3)实现时要考虑两个计数器同时开启和关闭。一般采用T法和M法交替测速方式(滞环带内测速方式不变)，可以节省一个DSP计数寄存器。大于40rpm采用M法，小于30rpm采用T法。可以采用对拖实验确定分界速度点。3.5.分辨率转速由变到时的分辨率定义为转/分，越小，测速装置的分辩能力越强，系统控制精度越高。测速精度定义为测量值与实际值的相对误差，测量误差越小，测速精度越高，系统控制精度越高；的大小取决于测速元件的制造精度和测速方法。M法中，记数值由到，可计算分辨