不断增强时间采样的过采样数字转速表.docx

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1、不断增强时间采样的过采样数字转速表作者：理查德卡瓦纳机电一体化的研究实验室，电气与电子部工程，科克大学，科克，爱尔兰高品质的数字转速表是，机电一体化及精密机器人的应用，具有高带宽，数字化速度信息计算能力的生产系统。其中的M/T型转速表和有关恒定采样时间的数字转速表（CSDT）已被在许多系统中很好的应用。然而，传感器不理想可以引入转速输出非常重大错误。在本文中，结果表明，其性能，可大大改善（即噪声信号的速度显着目前延）由过采样的速度计算中使用的计数器值。点票及过采样作业固有的过采样CSDT（OCSDT）是使用现场可编程门阵列（FPGA）实现。数位电路设计的描述细节，并

2、就实施和控制所需要的电路，特别强调过采样作业。该FPGA行为为数字信号处理器，外围设备（DSP）的。除开展一些分工为基础的计算，以产生一个速度信号，DSP可以开展其他的测量和控制功能，整个系统所必需的。仿真研究和实验结果用于过采样突出的优点技术。关键词：数字转速表，现场可编程门阵列FPGA的;采样;伺服系统轴角编码器，速度测量。名词解释：Caux辅助计算（因为以前的编码器的边缘）CauxOCaux的积累值时，过采样过采样间隔CauxO平均过采样间隔XO采用欧共体女士均方标准CSDT（编码器转换为速度误差采样间隔;tr./Ts）eM–ms均方估计的脉冲计数速度（tr.

3、/Ts）的速度误差平机会米的均值平方过采样CSDT（OCSDT（tr./Ts）的速度误差选举观察团米的均值平方速度误差累积使用脉冲数（单数错误）（tr./Ts）的fCLK高频电路的FPGA系统时钟（赫兹）每隔数米以上的速度是衡量M脉冲计数超过采样间隔莫累计M值时，过采样莫平均过采样间隔（tr./Ts）的磁光Ř过采样顺序（每采样间隔子样本数）T检测时间对应的M编码器的位置变化转换（s）Taux编码器之间的时间以前的过渡和样品即时（s）的TS采样间隔（s）V实际速度（每采样间隔变;tr./Ts）的Vrpm实际速度（r.p.m.）1。简介准确和及时的数字化速度估计在许多伺

4、服系统中是必不可少的，用于机器人及机电一体化设备等。数字转速表通常计算速度的方式是相应的更新频率到控制系统。这些计算是基于传感器测得的物理位移，如光学编码器。数字转速表也是作为衡量设备的优劣所必需，例如，在性能评定，（在光谱特性的准确性和计算）的关键组件生产线。数字转速表有很多类型。简单脉冲计数转速表，在其中位置变化在一个预定义的采样间隔是用来作为速度的测量，展品一大量化误差。相应的速度估计，^vM，相当于脉冲计数，每个采样间隔。υMi=Mi=pqi-pq(i-1)(1)当pq(i)选从编码器输出产生的第i个样本量化的位置。本文所使用的单元对应位置编码器之间的转换名

5、义位置变化，采样间隔，ts，因为单位时间内行事。这些器件表现不佳，除了在非常高的速度时，或适用于超高分辨率位置传感器（例如，正弦编码器为基础，每一个革命的周期大量的）。该脉冲计数转速表相当于一阶微分器作为位置伺服系统的速度估计大多数使用。大前研等。（1982）定义的一种替代转速表，被称为在M/T型转速表，它采用了高频率计数器准确量度之间的采样间隔的结束和下编码器的边沿时间。这个计数器精确测量的'检测时间'，笔，对应于m数码转换位置的变化，后者的价值被作为一个简单的脉冲计数获得。一个这样的转速实现的数量已被描述（Bucci的和蓝底，1996年;Prokin，1994）

6、。类似的恒定采样时间的数字转速表（CSDT），在卡瓦纳等人。（1989年）和卡瓦纳（2000），也计算出速度估计每一次采样时，使用其他的TS高频计数器，每个编码器过渡复位。这个计数器间接措施的'辅助时间'，头十，从其中一个检测时间T，相应的脉冲数的M（位置单位）的立场得到改变，如图1所示。在非常低的速度，在没有变采样间隔期间发生的一些，低带宽速度测量（转换之间的平均），可制成。相应的速度计算（低和高的速度）是υCi=M(i)(TTs)=M(i)m+(Tauxi-m-Taux(i))Ts(2)其中m为样本，因为以前的编码器的边缘（除了在非常低的速度的统一）的数量。辅助

7、时间，当然，从不同的离散计数器值Caux的'fCLKTaux，其中fCLK是时钟频率的辅助定时器和现场可编程门阵列（FPGA）的系统时钟相关联。因此，υCi=Cs⋅M(i)m∙Cs+(Cauxi-m-Caux(i))Ts（3）图1基本CSDT操作时至少有一个过渡每采样间隔发生其中CS=fCLK的TS，是数字计算相应的采样间隔。给定一个理想的增量编码器，例如M/T型转速表和CSDT计量单位，将有微不足道的稳态误差，从离散基于计数器的使用所造成的量化测量技术为主，如在分析假定Prokin（1991年）和大前研等。（1982年）。然而，（包括CSDT）等设备的实践经验