一种基于转速编码器实现高分辨率转速控制的方法

技术领域

本发明涉及一种基于转速编码器实现高分辨率转速控制的方法，利用给定转速与被测转速分别相对应的频率信号间的脉冲关系，进行多周期的控制电压积分，利用积分电压实现高分辨率转速控制，属于利用转速编码器进行转速控制技术领域。

背景技术

测速编码器常与PWM技术相结合进行电机的转速控制，转速编码器与转轴相连，电机运转时，测速编码器输出脉冲，一定时间内的脉冲个数对应电机转速。电机转速控制的关键是精准测量脉冲个数，并判断出给定转速值与编码器输出转速值的偏差，利用这种偏差值计算PWM脉冲信号，进而通过驱动电路控制电机转速。背景技术中测速编码器进行频率测量的常用方法有两种：一种是M法，另一种是T法。M法是在给定的计数时间内测量被测转速信号的脉冲个数，然后换算出被测转速信号的频率，此方法的测量准确度取决于计数时间与被测信号的同步性，当被测转速信号的频率较低时，测量误差较大。T法是测量被测转速信号的周期，然后在此周期内填充基准频率信号，换算得出被测转速信号的频率，此方法的测量准确度取决于被测转速信号的单位周期信号与基准频率信号的同步性。M法和T法都无法解决频率信号间的±1个脉冲的计数误差，限制了转速测量准确度的提高，进而限制了转速偏差值的计算精度，最后限制电机转速控制精度。

发明内容

本发明目的是提供一种基于转速编码器实现高分辨率转速控制的方法，利用给定转速与被测转速分别相对应的频率信号间的相位差关系，进行多周期的控制电压积分，利用积分电压实现高分辨率转速控制。通过检测两频率信号间稳定变化的相位差来控制脉冲计数电路，以此大大消除常用M法和T法中存在的±1个脉冲的计数误差，并利用这种稳定变化的相位差来控制电压积分电路，对计数闸门内的给定频率信号进行多周期电压积分，进而求得高分辨率的给定转速和被测转速的电压偏差值，然后通过PWM和驱动电路控制电机转速达到给定转速值。本发明测量分辨率高，电路结构简单、易于实现，解决背景技术中存在的因±1个脉冲计数误差而导致电压偏差值精度不高的问题。

本发明的技术方案是：

一种基于转速编码器实现高分辨率转速控制的方法，包含如下步骤：

①利用给定转速相对应的频率信号

本发明的转速控制系统中，由于反馈闭环控制的作用，电机的被测转速值紧紧跟随给定转速值的变化而变化，本发明针对的是控制过程中减小被测转速值与给定转速值间存在微小偏差值的问题，即频率信号

简单举例，

如图2所示，时间T为4/

②在周期时间

③在电压积分开关的作用下，对给定频率信号

④在周期时间

⑤最后根据给定转速和被测转速的电压偏差值，求得PWM的脉冲波形，经驱动电路来控制电机转速达到给定转速值。

本发明的主要创新点是：利用稳定变化的相位差信号形成电压积分开关，在此电压积分开关内对给定频率信号

本发明的积极效果是：仪器结构简单、易于实现，利用给定转速与被测转速分别相对应的频率信号间的相位差关系，使得频率测量分辨率大大高于M法和T法，进而提高积分电压的精度，更精准的控制电机转速。低速和高速时都能形成高分辨率的计数开关和电压积分开关，相对于M法和T法，本发明有很宽的速度控制范围。

附图说明

图1是本发明的频率信号间相位差变化示意图；

图2是本发明的频率电压波形示意图；

图3是本发明的转速控制系统框图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明

如图3所示：

在此闭环控制系统中，由计算机控制中心输出与给定转速值相对应的频率值

利用可编程逻辑器件CPLD对稳定单调变化的相位差进行检测，即被测频率信号

在计数期间，CPLD分别对给定频率信号

在电压积分期间，利用CPLD进行累加式电压积分，即对

求得脉冲个数与积分电压后，利用计算机控制中心求出给定频率信号

电压偏差值Δ

经过本发明的转速控制处理，利用转速编码器输出的频率信号与给定转速相对应的频率信号间的相位差变化特点，相比于M法和T法，很大程度上消除±1个脉冲的计数误差。利用相位差稳定变化特点构成的电压积分开关，求得的电压偏差精度更高，由此进行的转速控制精度也更高，所以本发明的相对误差很容易降低十几倍到几十倍，而且本发明相比于M法和T法，不用划分转速控制的低速段和高速段，有很宽的转速控制范围。