[发明专利]一种伺服电机低速运行时的测速方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种伺服电机的测速方法及测速装置，具体说是一种伺服电机低速运行时的速度测量方法及装置。 

  

背景技术

伺服电机低速运行情况是伺服驱动器性能指标之一，低速时电机的速度数据是衡量伺服驱动器性能的重要信息。低速时伺服电机的速度波动大，噪声信号相对于有效信息比例大；目前的测速装置是通过检测电机轴上安装的编码器脉冲信号来获取电机的速度数据，这种方法没有独立于伺服电机，容易对测试对象造成干扰，或者受到测试对象的干扰；并且目前的测试装置没有针对伺服电机的低速数据进行处理，不利于分析伺服电机的低速运行性能。 

现有的电机测速装置在测量伺服低速性能时有以下缺点：不能独立于测试对象；没有对电机速度信息进行针对低速特性的处理；无法直观方便地分析伺服电机低速运行性能。 

发明内容

本发明所要解决的问题，在于克服现有技术存在的缺陷，提出了一种伺服电机低速运行时的测速方法及装置，能够独立、有效、方便地分析伺服电机的低速性能。对伺服电机的驱动装置伺服驱动器的PG（Pulse Generator）分频脉冲进行检测，避免了测速装置与测试对象的相互影响；数字信号处理器中计算出电机速度后，采用针对低速特性的处理方法对速度数据进行筛选，选择出有效的信息；采样多组数据，计算多组速度最大值、最小值、平均值、速度波动并求取平均；通过上位机软件实现实时绘图、读取速度性能指标功能，直观显示电机运行情况，方便分析。

本发明伺服电机低速运行时的测速方法，其解决技术问题实现发明目的的基本思路是：通过上位机软件设置测速装置的参数；测速装置接收伺服驱动器的PG分频脉冲，使用可编程逻辑控制器对分频脉冲计数，数字信号处理器从可编程逻辑控制器读取脉冲计数和时间计数，采用频率周期法（M/T法）测量电机运行过程中的多组速度数据，对速度数据进行处理后通过串口传输到上位机进行显示。本发明方法实现发明目的的具体步骤如下： 

    步骤A1：用上位机软件通过串口通讯设置测量参数：数据传输速率、校验方式、每组数据采样次数、采样间隔时间、采样数据组数、电机每转脉冲数，转速测量分辨率；然后，通过上位机软件发出测速指令；

步骤A2：用脉冲滤波器对伺服驱动器的PG分频正交脉冲进行施密特整形，整形后采用低通滤波滤除高频信号，再对滤波之后的正交脉冲进行施密特整形；

    步骤A3：用可编程逻辑控制器对经过滤波整形处理的正交脉冲信号进行倍频计数，得到脉冲计数信息；同时对时间进行计数得到时间计数信息；

步骤A4：用数字信号处理器定时从可编程逻辑控制器中读取脉冲计数值和时间计数值，采用M/T法计算电机转速，存储在数字信号处理器的外部存储器中； 

步骤A5：测速完成后，数字信号处理器对测量数据进行处理，求取最大值、最小值、转速波动、平均值；

步骤A6：上位机软件通过串口通讯读取相关转速信息，并绘出对应的转速图形。

所述的数字信号处理器对测量数据处理，过程如下所述： 

采集多组数据，每组数据采集多个数据点进行分析；

平均速度：全部速度累加除以次数；

速度数据包含第一高速、第二高速、第三高速、第一低速、第二低速、第三低速；

    判断最高最低速度：如果第一高速超过5次，以第一高速为最高速度，如果第一高速没有5次，第二高速＋第一高速超过5次，以第二高速为最高速度，否则以第三高速为最高速度；如果第一低速超过5次，以第一低速为最低速度，如果第一低速没有5次，第二低速＋第一低速超过5次，以第二低速为最低速度，否则以第三低速为最低速度。

本发明方法，通过检测伺服驱动器的PG分频脉冲来判断电机的转速情况，独立于伺服驱动器和电机，能够最大程度减少测速装置对伺服驱动器和伺服电机的影响。上位机软件、数字信号处理器、可编程逻辑控制器相结合的系统，通过测速装置中的可编程逻辑控制器能够实时检测输入脉冲。通过数字信号处理器计算电机转速并对转速数据进行筛选、处理，以得到更合理的数据。通过存储器存储测速数据，供上位机从测速装置中获取。通过上位机软件进行测速操作，并对电机转速信息显示，方便分析判断。 

本发明一种伺服电机低速运行时的测速装置，包括：脉冲滤波器、可编程逻辑控制器、数字信号处理器、存储器，其特征是： 

所述脉冲滤波器的脉冲接口与伺服驱动器的PG分频接口连接，PG分频脉冲独立反映电机的位置和转速信息；