高精度转速测量方法研究.pdf

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1、体衣权术与传飘器2O13第l0期InstrumentTechniqueandSensorNo．1O高精度转速测量方法研究谷玉海，韩秋实，徐小力(1．机械科学研究总院，北京100044；2．北京信息科技大学，现代测控教育部重点实验室，北京100192)摘要：为了实现精密机电设备控制系统中电机转速的精密测量，提出一种采用FPGA的高精度转速测量方法，该方法在等周期内测量光栅计数脉冲的基础上，对脉冲的截断误差进行测量，有效提高对光栅脉中的测量精度，并给出了转速测量公式，测量系统提供并行及串行通信接1：2用于输出测量结果。关键词：高精度；转速测量；FPGA中图分类号：TP211文献标识码：A文章编

2、号：1002—1841(2013)10—0088—03ResearchofHigh-AccurateRotatingSpeedMethodGUYu．hai．HANQiu-shi，一．XUXiao-li(1．ChinaAcademyofMachineryScience&Technology，Be~jtng100044，China；2．KeyLaboratoryofModemMeasurement＆ControlTechnology(BeijingInformationScience&TechnologyUniversity)，MinistryofEducation，Beijing100192

3、，China)Abstract：AmethodofpreciserotatespeedmeasurementwithFPGAadoptedwasproposedtoimprovethemeasurementaccu—racyofrotatespeedincontrolsystemofpreciseelectromechanicalequipment．Thismethodmeasuresthepulsetruncationerrorun—derthebasisofmeasuringthenumberofgratingpulseinequalperiod，andeffectivelyimpro

4、vesthemeasurementaccuracyofgrat—ingpulse．Aformulatocalculatethemeasuringrotatespeedisgiven．Measuringsystemprovidesparallelandserialcommunicationinterfacesforoutputofmeasurementresults．Keywords：highiaccurate；rotatingspeedmeasurement；FPGA0引言法)。测频法是在一定的时间间隔r，内，测量编码器输出的脉高精度数控机床，精密离心机等精密旋转设备，一般采用冲数来获得被

5、测速度值，该方法在转速较低时误差较大。测周闭环系统来实现高精度的控制要求，因此需要将精密的转速测法是在编码器输出的一个脉冲周期内对高频的基准时钟进行量结果作为闭环控制的反馈输入。在这些精密设备中对转速计数来获得被测速度值，该方法在高转速时具有较大误差，在的测量具有很高的要求，测量装置要求具有高分辨率、高精度、低转速时又受转速的影响，测量时间较长。测频及测周结合法高稳定性及检测时间短的特点。利用光栅编码器进行转速的则是在一定的时间间隔内同时对转速脉冲和系统时钟进行计测量，能够较好地满足上述要求，另外通过提高光栅的刻线数，数，该方法实际上是在T法的基础上进行了平均，仍然存在较可进一步提高测量精

6、度。光栅编码器能够将变化的角度大的截断误差。为了进一步提高转速测量的精度，提出一种信号或者位移信号转换为周期变化的电信号。对光栅编码器新的测量方法，该方法采用FPGA，在等周期内测量光栅脉冲数输出的信号进行测量的方法有频谱分析法、频率电压转换法以的基础上，对脉冲的截断误差进行测量，有效提高．『对光栅脉及计数法。频谱分析法采用高速A／D转换器对编码器输出的冲的测量精度J。正弦信号进行采样，在一定时间问隔内获得较多的采样数据，1截断法精密转速测量原理然后对采样序列进行Ffvr计算获得转速数据，这种方法虽然具要实现对电机转速的精密．『贝4量，需要与电机同轴安装高精有较高的精度，但对A／D转换器的

7、转换速度和处理器的处理速度光栅编码器，由光栅编码器对电机转速进行测量。光栅编码度具有较高的要求，处理器需要消耗很多时间来进行F兀’计器输出相位相差90。的A、B两路正弦信号以及零位信号z．对算，因此这种测量方法较少采用‘。对编码器输出的电信号放编码器输出的信号进行放大整形，使其变为占空比为50％的方大整形后使其变为方波信号。对于方波信号，常用的测量方法波信号。将整形后的A、B信号送入FPGA(现场可编程逻辑器有频率电压转