專利名稱：一種利用增量型編碼器的圈數(shù)記錄方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用增量型編碼器的圈數(shù)記錄方法，屬于電機傳動系統(tǒng)的圈數(shù)記錄技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電機傳動系統(tǒng)中的定位控制往往是基于反饋的概念，反饋理論的核心包括四個部分，給定、反饋測量、比較和執(zhí)行。其控制框圖如

圖1所示。
使用編碼器進(jìn)行反饋被廣泛應(yīng)用于電機傳動系統(tǒng)中。電機傳動系統(tǒng)為提高定位精度首先需要對傳動速度進(jìn)行精確控制，多使用帶增量型編碼器反饋的速度控制(圖2)。而為了記錄運行圈數(shù)或計算運行距離往往會在某個合適的設(shè)備上安裝絕對值型編碼器進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄(圖3)。因此為了實現(xiàn)位置控制一般使用上述兩種編碼器進(jìn)行反饋。
增量型編碼器與電動機同軸安裝，當(dāng)電動機旋轉(zhuǎn)時編碼器同步旋轉(zhuǎn)。根據(jù)編碼器精度的不同每旋轉(zhuǎn)一圈的編碼值不同?，F(xiàn)在使用的增量型編碼器大致分為1024、2048、4096等不同精度即每旋轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生1024、2048、4096個脈沖。通過對脈沖數(shù)的記錄和計算得到電動機的旋轉(zhuǎn)速度并與給定速度比較進(jìn)行修正。
絕對值編碼器進(jìn)行旋轉(zhuǎn)圈數(shù)記錄是通過一個與旋轉(zhuǎn)設(shè)備同軸安裝的絕對值編碼器進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，當(dāng)設(shè)備旋轉(zhuǎn)時編碼器同步轉(zhuǎn)動同時將編碼器產(chǎn)生的編碼數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄和運算。
仔細(xì)分析上述控制策略，為了進(jìn)行準(zhǔn)確定位需安裝與電機同軸的增量型編碼器和與設(shè)備同軸的絕對值型編碼器，增加了投入和運行成本。而增量型編碼器對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄一般以下列形式:增量型編碼器脈沖數(shù)存儲于一個有符號雙整形參數(shù)中(以2進(jìn)制表示)，其結(jié)構(gòu)如圖4(以1024脈沖增量編碼器為例)。
由圖4可知O位到N-1位為當(dāng)編碼器旋轉(zhuǎn)一周傳動裝置接收到的計數(shù)值(正負(fù)方向均為正值)，本例中每轉(zhuǎn)一周值依次逐步從O變到2048 ;N位到31位為當(dāng)編碼器旋轉(zhuǎn)一周增加等于編碼器精度的值(正方向為正值，負(fù)方向為負(fù)值，且以N位為O位計)，本例中每轉(zhuǎn)一周值從O跳變至1024。因此N的設(shè)置決定了編碼器所記錄圈數(shù)的精度，而由于數(shù)據(jù)總長度為32位有符號型整數(shù)設(shè)置較高的精度則會導(dǎo)致所記錄數(shù)據(jù)的較早溢出跳變。
因此，本發(fā)明就是解決使用增量型編碼器進(jìn)行圈數(shù)記錄并在保證較高的記錄精度的同時避免正、負(fù)跳變導(dǎo)致記錄數(shù)據(jù)錯誤的問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是:解決利用增量型編碼器記錄旋轉(zhuǎn)圈數(shù)時計數(shù)值發(fā)生正、負(fù)跳變導(dǎo)致記錄數(shù)據(jù)錯誤的問題，從而提供一種利用增量型編碼器的圈數(shù)記錄方法，實現(xiàn)不需要增加絕對值型編碼器僅用增量型編碼器便能記錄旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種利用增量型編碼器的圈數(shù)記錄方法，其特征在于，包括如下步驟:1)使用變頻器讀取增量型編碼器編碼數(shù)據(jù)，通過公式I，根據(jù)編碼器數(shù)據(jù)計算得到旋轉(zhuǎn)圈數(shù)η:
權(quán)利要求
1.一種利用增量型編碼器的圈數(shù)記錄方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)使用變頻器讀取增量型編碼器編碼數(shù)據(jù)，通過公式I，根據(jù)編碼器數(shù)據(jù)計算得到旋轉(zhuǎn)圈數(shù)η: A B =—(公式I) BXC η:編碼器旋轉(zhuǎn)圈數(shù)(有符號浮點數(shù)，正負(fù)表示方向，小數(shù)部分為未滿一圈)， A:0位到15位數(shù)值(以十進(jìn)制表示)， B:0位到N位數(shù)值即2Ν(以十進(jìn)制表示)， C:編碼器精度(由編碼器型號確定); 2)通過公式I計算出旋轉(zhuǎn)圈數(shù)η后，由于編碼器旋轉(zhuǎn)一定圈數(shù)后則其所記錄的數(shù)據(jù)必會發(fā)送正、負(fù)跳變，則需分別對正、負(fù)跳變進(jìn)行判斷，判斷方法是:分別對正、負(fù)跳變進(jìn)行處理，當(dāng)編碼器旋轉(zhuǎn)時第一步判斷跳變發(fā)生，由正、負(fù)跳變的定義可知將程序本次計算到的圈數(shù)值減去下一次計算到圈數(shù)，由于程序掃描周期短僅有十幾毫秒對于轉(zhuǎn)速為1500rpm的電機在一個程序掃描周期內(nèi)最快僅旋轉(zhuǎn)1500/6000=0.25圈，因此只有當(dāng)發(fā)生跳變時兩次圈數(shù)值之差的絕對值才會大于128，后一次數(shù)據(jù)與前一次之差大于128則是正跳變，小于-128則是負(fù)跳變，判斷出跳變發(fā)生后便可進(jìn)行修正； 3)對編碼器旋轉(zhuǎn)圈數(shù)進(jìn)行修正，采用如下公式: -BxC + n(IESt) Nact = ^ η(無_變)(公式2) ^ixC + n (ft職變) Nact:編碼器實際旋轉(zhuǎn)圈數(shù)(有符號浮點數(shù)，正負(fù)表示方向，小數(shù)部分為未滿一圈)， B:編碼器數(shù)據(jù)所能表示的圈數(shù)范圍， C:發(fā)生跳變的次數(shù)， 4)用公式2計算編碼器實際旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的方法是若判斷出發(fā)生正跳變則將跳變的次數(shù)乘以負(fù)的圈數(shù)范圍后加上當(dāng)前顯示值；若發(fā)生負(fù)跳變則將跳變的次數(shù)乘以圈數(shù)范圍后加上當(dāng)前顯示值；無跳變則當(dāng)前顯示值便是實際圈數(shù)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的一種利用增量型編碼器的圈數(shù)記錄方法，其特征在于，判斷出發(fā)生正、負(fù)跳變的關(guān)鍵點在于:在編碼器數(shù)據(jù)中選擇不同的N值則發(fā)生跳變的圈數(shù)是不一樣的，N最小則發(fā)生跳變的圈數(shù)越大但圈數(shù)記錄的精度越??；兩次圈數(shù)比較的時間間隔需要足夠短，若時間太長發(fā)生多次跳變但程序只判斷出一次則會使圈數(shù)計算不正確。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用增量型編碼器的圈數(shù)記錄方法，1)使用變頻器讀取增量型編碼器編碼數(shù)據(jù)，通過公式1，根據(jù)編碼器數(shù)據(jù)計算得到旋轉(zhuǎn)圈數(shù)n；2)分別對正、負(fù)跳變進(jìn)行判斷；3)采用公式2對編碼器旋轉(zhuǎn)圈數(shù)進(jìn)行修正；4)用公式2計算編碼器實際旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的方法是若判斷出發(fā)生正跳變則將跳變的次數(shù)乘以負(fù)的圈數(shù)范圍后加上當(dāng)前顯示值；若發(fā)生負(fù)跳變則將跳變的次數(shù)乘以圈數(shù)范圍后加上當(dāng)前顯示值；無跳變則當(dāng)前顯示值便是實際圈數(shù)值。本發(fā)明可解決利用增量型編碼器記錄旋轉(zhuǎn)圈數(shù)時計數(shù)值發(fā)生正、負(fù)跳變導(dǎo)致記錄數(shù)據(jù)錯誤的問題，實現(xiàn)不需要增加絕對值型編碼器僅用增量型編碼器便能記錄旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的圈數(shù)記錄方法。
文檔編號H03K21/00GK103178832SQ201310063319
公開日2013年6月26日 申請日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者蔣曉亮, 肖海健 申請人:中冶連鑄技術(shù)工程股份有限公司