[发明专利]一种电机速度计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机的控制方法，尤其是涉及一种多功能模块化电机的速度计算方法。

背景技术

目前主流的速度传感器都是脉冲式的，即用一组脉冲来表征当前的转动速度和方向，使用者需计算脉冲的频率与相位关系，以得出实际的速度和方向。对于目前的多数控制器而言，速度信号是重要的关键参数，只要有短时间的不准确就会引发重大故障。而在实际应用过程中，速度信号往往易受干扰，并且有多变性，这就要求它的采集处理方法必须具备实时性、准确性、稳定性和抗干扰性。

现有的计算方法是使用处理器的脉冲捕捉模块来接收信号，并通过中断的形式计算脉冲的周期，再辅以滤波、计算等处理手段而最终得出速度值，不具备方向判定和占空比计算功能。由于现有技术使用处理器和软件语言来实现，计算的稳定和实时性要靠处理器的性能和软件语言的优化程度来保证，存在风险。由于现有技术使用处理器的中断方式进行计算，当脉冲频率较高时，会使处理器频繁的响应中断，从而占用大量的处理器资源，甚至使其陷于瘫痪。由于现有技术使用处理器的捕捉模块进行脉冲的接收，所以受限于处理器本身的硬件资源，当输入脉冲个数较多时，系统将需要多片处理器协作才能完成所有输入脉冲的接收，这一方面大大增加了成本，另一方面也使这些速度采样值的同步性受到了损失。同时，现有技术还不具备速度方向判定功能，不具备零速判定功能，不具备脉冲占空比计算功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种电机速度计算方法，该方法解决了现有技术存在的实时性、准确性和稳定性不高，不适用于多路输入信号处理和并行运算功能的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种电机速度计算方法的技术实现方案，该方法具体包括以下步骤：

S10：将来自电机的速度传感器输出的一组速度脉冲信号脉冲输入A和脉冲输入B进行低通滤波处理；

S11：将经过滤波处理的脉冲输入A和脉冲输入B各分两路输出，其中一路经过处理的脉冲输入A和脉冲输入B进行脉冲选择处理，另外一路经过处理的脉冲输入A和脉冲输入B进行方向判定处理；

S12：经过处理的脉冲输入A和脉冲输入B进行方向判定处理时，根据脉冲输入A和脉冲输入B的相位差判断出当前的速度方向，并将方向信号进行输出；经过处理的脉冲输入A和脉冲输入B进行脉冲选择处理时，从脉冲输入A和脉冲输入B两个脉冲中选择出一个适合计算的脉冲输入信号分三路分别输出，一路脉冲输入信号进行频率计算处理，一路脉冲输入信号进行零速判定处理，一路脉冲输入信号进行占空比计算处理；

S13：一路脉冲输入信号进行零速判定处理，在判定当前的速度传感器无输出脉冲时，输出零速标识信号；一路脉冲输入信号进行频率计算处理时，计算并输出脉冲频率信号；一路脉冲输入信号进行占空比计算处理时，计算并输出当前脉冲的占空比信号。

作为本发明一种电机速度计算方法技术方案的进一步改进，电机速度计算方法基于FPGA运行，脉冲输入A和脉冲输入B从所述FPGA的IO管脚输入，低通滤波处理在FPGA的内部进行。

作为本发明一种电机速度计算方法技术方案的进一步改进，经过低通滤波处理的脉冲输入A和脉冲输入B进行脉冲选择处理，脉冲选择处理按照以下规则选择出一个适合计算的脉冲输入信号分三路输出，分别进行频率计算处理、零速判定处理和占空比计算处理：

当脉冲输入A和脉冲输入B同时存在时，输出脉冲输入A；

当脉冲输入A正常，脉冲输入B丢失时，输出脉冲输入A；

当脉冲输入B正常，脉冲输入A丢失时，输出脉冲输入B。

作为本发明一种电机速度计算方法技术方案的进一步改进，经过处理的脉冲输入A和脉冲输入B进行方向判定处理时，根据脉冲输入A和脉冲输入B的相位差判断出当前的速度方向的过程进一步包括以下步骤：

S121：在输入系统时钟的上升沿判断脉冲输入A是否在上个系统时钟周期内出现了上升沿，若是则合成脉冲输出转为高电平；若脉冲输入B在上个系统时钟周期内出现了上升沿，则合成脉冲输出转为低电平；

S122：计算合成脉冲输出的高电平时间，并计算脉冲输入A的周期，将脉冲输入A的周期缩小一半后再与合成脉冲输出的高电平时间进行比较，若脉冲输入A周期的一半小于合成脉冲输出的高电平时间，则说明合成脉冲输出的占空比大于50%，则输出A转向信号；若脉冲输入A周期的一半大于合成脉冲输出的高电平时间，则输出B转向信号。