[发明专利]一种基于增量式光电编码器的变M/T测速方法

说明书

本发明公开了一种基于增量式光电编码器的变M/T测速方法，包括以下步骤：步骤1、利用单片机的三路定时器进行定时器及系统的初始化设置,步骤2、初始化设置完成以后，第一路定时器对编码器正交信号计数并利用K‑Means聚类算法优化计数值,步骤3、启动第二路定时器，获取当前第一路定时器的计数值,步骤4、启动第二路定时器，获取当前第一路定时器的计数值,步骤5、用编码器信号的上升沿、下降沿来同步高频脉冲的起止,步骤6、计算当前的电机转速。本发明的优越效果是在保证传统M/T法测速精度的同时，弥补了M/T法在低速时实时性差的缺点，提高了电机转速测量精度。

技术领域

本发明属于电机测速领域，尤其涉及一种基于增量式光电编码器的变M/T测速方法。

背景技术

电机转速作为各类电机的重要物理量之一，常作为反馈量在控制系统中起重要作用。目前，旋转变压器测速法、微电机测速法、光电码盘测速法、霍尔元件测速法这些方法在不同要求的测速系统中被广泛应用。旋转变压器或测速机都要与电机同轴连接，增加了电机机组安装难度，另一方面有些电机功率很小，旋转变压器或测速机消耗的功率占了电机大部分，所以对有些电机的测速，这两种方法不适用。霍尔元件和光电码盘的测速方法基本类似，都是在转轴上安装一个很轻巧的传感器，将电机的转动信号通过霍尔元件或光电码盘转换为电脉冲，从而通过计算电脉冲的个数来测速。其中光电编码器具有低惯量、低噪声、高分辨率和高精度的优点，在电机测速领域得到了广泛的应用。

经检索，编码器测速方法分为三类：M法、T法和M/T法。M法是直接计取给定采样周期内的反馈脉冲数来测量速度,其特点是高速时测速精度高、低速时测速精度低。T法是通过测量两个相邻反馈脉冲的间隔时间来测量速度，其特点是低速时测速精度高、高速时测速精度低，与M法相反。M/T法是在大致相等的采样间隔内,计取一定数目的反馈脉冲，并同时计取这些反馈脉冲间隔内插入的高频时标信号数，以测量速度。该方法是前两种方法的结合，在整个速度范围内都有较好的准确性。但在低速时，由于该方法采样时间间隔固定，若采样时间偏大，在采样区间内出现速度波动则不会通过速度值呈现出来，不利于系统调速，这样就无法满足电机转速检测系统的快速动态响应指标。

因此，如何设计一种电机转速测量精度高，又能在低速到高速的不同电机转速阶段都具有较好测量精度且满足实时性要求的测量方法是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于增量式光电编码器的变M/T测速方法。

本发明所述方法包括以下步骤：

步骤1、利用单片机的三路定时器进行定时器及系统的初始化设置，第一路定时器设置为正交编码器工作模式状态，进行高频脉冲的计数；第二路定时器对速度段进行选取判断；第三路定时器进行高频时钟脉冲的计数。

步骤2、初始化设置完成以后，第一路定时器对编码器正交信号计数并利用K-Means聚类算法优化计数值，计数得到一组编码器正交信号值并通过算法处理得到聚类中心点以降低误差，具体步骤如下：

步骤2.1、当得到编码器正交信号值数组为{m1，m2，m3，…，mi，…，mn}，任选若干个点作为初始中心；

步骤2.2、利用欧式距离公式计算其余点分别与初始中心的距离，与任选若干个点作为初始中心的距离近的点归为一类，直到所有其余点归类完毕；

步骤2.3、按平均值方法重新计算聚类中心点，再重复以上步骤；

步骤2.4、直到算法收敛即聚类中心点不再变动则结束。