[发明专利]电机速度检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机检测技术，具体地说，涉及一种电机速度检测方法，仅使用低分辨率的脉冲编码器进行电机速度检测，即可得到较准确的电机速度用于电机控制。

背景技术

在一个电机速度控制系统中，如果仅使用一个具有相当低分辨率的脉冲编码器，当电机以非常低的速度转动时，从脉冲编码器得到的脉冲的相邻时间间隔(每个脉冲上升沿周期或下降沿周期)通常会大于电机速度控制周期和脉冲采样间隔，从而在一个速度控制周期内没有一个脉冲信号，以至于无法获得准确的电机速度反馈信息。

测速分辨率表征测量装置对转速变化的敏感度，在低分辨率脉冲编码器测速下，测速分辨率为Q=60P·Tp(rpm),]]>P为编码器线数，T_p为脉冲采样间隔。在接近零的电机低速范围内，如图1所示，设速度控制周期为T_s＝T，脉冲采样间隔T_p＝T_s，0/T/2T/....../nT时间点为各速度控制周期的开始：

t＝T时，t＝0～T之间没有脉冲，计算得到的电机速度n＝0；

t＝2T时，t＝T～2T之间检测到一个脉冲，计算得到的电机速度n＝n1＝Q。

由图易知电机实际速度n＝n1/2，于是在进行速度控制时，始终得不到实际的电机速度进行闭环控制。产生这个的原因就是测速分辨率不够，存在相邻脉冲时间间隔大于脉冲采样间隔T_p的低速情况，即跟脉冲编码器的分辨率P和脉冲采样间隔T_p有关，改善测速分辨率Q有以下两种方式：

1)提高脉冲编码器的分辨率P，即线数，从而每转过一圈得到的脉冲数变多，低速下不改变脉冲采样间隔T_p时，可以使得相邻脉冲时间间隔小于脉冲采样间隔。

2)增大脉冲采样间隔T_p，低速下不改变脉冲编码器分辨率P时，可以使得相邻脉冲时间间隔小于脉冲采样间隔。

但是这两种方式都有一定的限制，脉冲编码器的分辨率不能无限提升，而且高分辨率的脉冲编码器必然使得成本加大；脉冲采样间隔T_p会影响到速度控制周期T_s，通常的速度控制下速度控制周期T_s≥T_p，脉冲采样间隔T_p增大将使得T_s变大，而速度控制周期过大将使得速度控制的系统响应变慢，无法实现高性能的控制。

在不改变合适的脉冲编码器分辨率和脉冲采样间隔的情况下，可以通过对得到的脉动的速度反馈进行平滑滤波处理，从而提高电机速度分辨率，平滑速度响应。但是，添加滤波器会产生相位滞后，没有特殊要求且非低速下的话，还可以满足要求，在极低速下，得到的电机速度不平稳。而且从实现上考虑，滤波器阶数也存在一定的限制，阶数过高将使实现变得复杂，相位滞后更大，而阶数不够，有些情况下又不能有效地平滑速度波动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电机速度检测方法，它可以在极低速以及高速下，不改变脉冲采样间隔和速度控制周期的情况下，采用自定义脉冲采样间隔替代脉冲采样间隔，使得测速分辨率得到提高，速度反馈更精确，速度控制更稳定。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

本发明的第一方面在于提供一种在低速情况下的电机速度检测方法，该电机速度检测方法，电机速度检测过程中，存在零脉冲的速度控制周期，其特征在于：对于每个速度控制周期，采用原始速度采样间隔的自然数倍作为新的速度采样间隔，计算新的速度采样间隔内的脉冲数，并根据新的速度采样间隔和新的速度采样间隔内的脉冲数计算该速度控制周期的电机速度。

本发明中，对零脉冲速度控制周期，以该速度控制周期之前邻近该速度控制周期包括该速度控制周期在内的连续零脉冲速度控制周期数+1倍原始速度采样间隔作为新的速度采样间隔。