1.一種伺服電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊，其特征在于，包括：
信號(hào)預(yù)處理單元，其與光電編碼器相連以接收所述光電編碼器發(fā)出的信號(hào)，并輸出對(duì)
應(yīng)于所述光電編碼器發(fā)出的所述信號(hào)的伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)角和時(shí)間；
數(shù)據(jù)擬合單元，其接收所述信號(hào)預(yù)處理單元輸出的所述轉(zhuǎn)角和所述時(shí)間，并對(duì)所述轉(zhuǎn)
角關(guān)于所述時(shí)間進(jìn)行多項(xiàng)式擬合以獲得所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
2.如權(quán)利要求1所述的伺服電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊，其中所述信號(hào)預(yù)處理單元和所
述數(shù)據(jù)擬合單元皆在FPGA 芯片上構(gòu)造。
3.如權(quán)利要求1或2所述的伺服電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊，其中所述多項(xiàng)式擬合采
n n-1
用n 階多項(xiàng)式：y ＝f(t) ＝p t +p t +L+p t+p ；其中，y 是所述轉(zhuǎn)
4.如權(quán)利要求3所述的伺服電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊，其中所述數(shù)據(jù)擬合單元采用最
小二乘法獲得所述n 階多項(xiàng)式的所述參數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的伺服電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊，其中所述光電編碼器是增量式
光電編碼器。
6.如權(quán)利要求5所述的伺服電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊，其中所述信號(hào)預(yù)處理單元對(duì)來
自所述光電編碼器的所述信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，所述預(yù)處理包括對(duì)所述信號(hào)濾波和倍頻。
7.如權(quán)利要求6所述的伺服電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊，其中所述光電編碼器輸出的所
述信號(hào)是差分信號(hào)，所述信號(hào)預(yù)處理單元通過差分信號(hào)轉(zhuǎn)換芯片連接到所述光電編碼器，
所述差分信號(hào)轉(zhuǎn)換芯片把所述光電編碼器輸出的所述差分信號(hào)轉(zhuǎn)換成單端信號(hào)以輸入所
述信號(hào)預(yù)處理單元。
8.如權(quán)利要求7所述的伺服電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊，其中所述數(shù)據(jù)擬合單元進(jìn)行所
述多項(xiàng)式擬合時(shí)，采用動(dòng)態(tài)擬合點(diǎn)選取方法，所述動(dòng)態(tài)擬合點(diǎn)選取方法為：
1).如果所述信號(hào)預(yù)處理單元在一個(gè)伺服周期內(nèi)接收到所述光電編碼器發(fā)出的信號(hào)，
則把所述伺服周期內(nèi)距離所述伺服周期的中斷時(shí)刻最近的信號(hào)作為新擬合點(diǎn)，把對(duì)應(yīng)于所
述信號(hào)的所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)角和時(shí)間作為所述新擬合點(diǎn)的數(shù)據(jù)；
2).所述數(shù)據(jù)擬合單元確認(rèn)所述新擬合點(diǎn)后，將其與之前的m-1個(gè)擬合點(diǎn)的所述數(shù)據(jù)
進(jìn)行所述多項(xiàng)式擬合，獲得所述n 階多項(xiàng)式的所述參數(shù)，計(jì)算所述伺服電機(jī)在所述中斷時(shí)
刻的轉(zhuǎn)速，所述m 與所述n 的關(guān)系為m ＞n+1 ；
3).如果所述信號(hào)預(yù)處理單元在所述伺服電機(jī)的一個(gè)伺服周期內(nèi)未接收到所述光電編
碼器發(fā)出的信號(hào)，則采用所述數(shù)據(jù)擬合單元對(duì)所述伺服周期的上一個(gè)伺服周期進(jìn)行所述多
項(xiàng)式擬合得到的所述n 階多項(xiàng)式的所述參數(shù)，計(jì)算所述伺服電機(jī)在所述中斷時(shí)刻的轉(zhuǎn)速。
9.如權(quán)利要求8所述的伺服電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊，其中所述n ＝2，所述m ＝7。
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊，尤其涉及一種用于伺服系統(tǒng)的伺服電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速
檢測(cè)模塊。
背景技術(shù)
[0002] 伺服系統(tǒng)(servomechanism) 是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨
輸入目標(biāo)(或給定值) 的任意變化的自動(dòng)控制系統(tǒng)。在現(xiàn)代高精度伺服控制系統(tǒng)如數(shù)控機(jī)
床、引線鍵合機(jī)上，通常采用增量式光電編碼器作為位置傳感器。光電編碼器是一種集光
學(xué)、機(jī)械、電子為一體的數(shù)字化角度傳感器，它一般安裝在機(jī)械設(shè)備的旋轉(zhuǎn)軸上或者通過聯(lián)
軸器與旋轉(zhuǎn)軸連接，通過光電轉(zhuǎn)換，將旋轉(zhuǎn)軸的角度位移量實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為數(shù)字化編碼脈沖，并
傳輸給計(jì)算機(jī)或其它與編碼器相連接的數(shù)字控制設(shè)備，為機(jī)電系統(tǒng)的閉環(huán)控制提供位置反
饋信息。不僅如此，在數(shù)字控制系統(tǒng)中，將旋轉(zhuǎn)軸位置信息與時(shí)間信息結(jié)合，還可以對(duì)伺服
電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確檢測(cè)，為速度閉環(huán)控制系統(tǒng)提供速度反饋。
[0003] 在實(shí)際應(yīng)用中，由于成本原因，往往只能采用低精度的編碼器作為反饋器件。同
時(shí)，微分或差分運(yùn)算將不可避免地將位置信息中包含的噪聲放大，導(dǎo)致計(jì)算出的速度、加速
度嚴(yán)重偏離真實(shí)值。光電編碼器在制造過程中引起的各種誤差，如刻線不均、偏心等，會(huì)在
實(shí)際應(yīng)用時(shí)，導(dǎo)致控制系統(tǒng)讀取的位置信息以及相應(yīng)記錄的時(shí)間信息產(chǎn)生偏差，進(jìn)而嚴(yán)重
影響速度、加速度測(cè)量的精度。另一方面，控制系統(tǒng)在進(jìn)行閉環(huán)運(yùn)算時(shí)，需要獲得的是電機(jī)
或旋轉(zhuǎn)軸實(shí)時(shí)的位置、速度、加速度信息。然而在編碼器實(shí)際工作時(shí)，電機(jī)或旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的
變化會(huì)引起輸出的脈沖頻率的相應(yīng)變化，而由數(shù)字系統(tǒng)的采樣周期通常是固定的，再加上
編碼器輸出與數(shù)字系統(tǒng)的采樣不會(huì)同步，系統(tǒng)獲得的位置信息就可能會(huì)有一定滯后，而通
過微分或差分運(yùn)算，得到的也將是電機(jī)或旋轉(zhuǎn)軸過往某一時(shí)刻的轉(zhuǎn)速。這一測(cè)量上的滯后，
也會(huì)對(duì)控制系統(tǒng)的性能產(chǎn)生不利的影響。
[0004] 常用的轉(zhuǎn)速檢測(cè)方法，諸如M法、T法、M/T法直接采用了編碼器反饋的位置信息與
控制系統(tǒng)獲得的時(shí)間信息進(jìn)行差分運(yùn)算。對(duì)于線數(shù)少、誤差大的低精度編碼器，這些方法有
的精度差，有的在不同轉(zhuǎn)速條件下測(cè)量效果相差很大，有的測(cè)量延時(shí)現(xiàn)象嚴(yán)重，都難以滿足
高精度伺服控制系統(tǒng)的要求，故而需要設(shè)計(jì)合適的轉(zhuǎn)速檢測(cè)手段，以減小測(cè)量誤差，提高伺
服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速檢測(cè)的實(shí)時(shí)響應(yīng)性能。
[0005] 因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種伺服電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊，在伺服
系統(tǒng)中實(shí)時(shí)獲得伺服電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速。
發(fā)明內(nèi)容
[0006] 有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種伺服電機(jī)的
實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊，通過對(duì)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)角和時(shí)間進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，實(shí)時(shí)計(jì)算獲得伺服電
機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種伺服電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊，其特征在于，
|
資訊顧問：李先生
電話：18801063276
qq號(hào)：928221169
淘寶id:時(shí)代超群66
淘寶店鋪：http://zgbjdj.com/news2.asp?id=9440 |
資訊顧問：陳先生
電話：13521040277
qq號(hào)：2539844470
淘寶id:時(shí)代超群888
淘寶店鋪：http://m.wlywrsj.cn/bbs_read.asp?id=4220
|
| 
