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引言

　　隨著伺服控制系統(tǒng)對(duì)其運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)特性要求的不斷提高，對(duì)系統(tǒng)的調(diào)速精度、調(diào)速范圍和改善低速平穩(wěn)性等方面的要求也相應(yīng)地提高。測(cè)速裝置是速度閉環(huán)控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，對(duì)數(shù)字式脈沖光電編碼器來(lái)講，常用的數(shù)字測(cè)速方法有三種，即m法測(cè)速、t法測(cè)速和m/t法測(cè)速，其中，m法測(cè)速是根據(jù)在規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)測(cè)速裝置產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速脈沖數(shù)來(lái)確定轉(zhuǎn)速，即測(cè)量頻率。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，規(guī)定時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)速脈沖的數(shù)量很少，檢測(cè)精度降低，因此，這種測(cè)量方法適用于高速。t法是通過(guò)記取傳感器產(chǎn)生的相鄰兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔來(lái)來(lái)計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速，即測(cè)量周期。當(dāng)電機(jī)處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，相鄰兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔極短，檢測(cè)精度也會(huì)降低，所以這種方法適用于低速。m/t法兼有m法和t法的優(yōu)點(diǎn)，不論高速還是低速。但是m/t法的實(shí)現(xiàn)至少需要一個(gè)定時(shí)器，2個(gè)計(jì)數(shù)器，而且要對(duì)定時(shí)周期后的第一個(gè)脈沖沿進(jìn)行捕捉，軟硬件開(kāi)銷(xiāo)比較大，并且引入中斷，如果程序中斷資源有限，中斷使用太多，還將影響程序的正常運(yùn)行。本文針對(duì)以往測(cè)速方法的不足，提出了一種變m變p法測(cè)速，是對(duì)以往t法測(cè)速的改進(jìn)。

變m變p法的測(cè)量原理

　　如圖1所示，其中m為軟件周期內(nèi)得到的轉(zhuǎn)速脈沖數(shù)，p為對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘的分頻。由圖可以看出，在低速的時(shí)候，每2個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖之間的計(jì)時(shí)脈沖數(shù)較多，根據(jù)m法測(cè)速的原理可知，固定周期內(nèi)，計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)越多計(jì)算出來(lái)的轉(zhuǎn)速就越精確，但是由于dsp微控制器內(nèi)部的計(jì)數(shù)寄存器字節(jié)總是有限的，如16位只允許最大計(jì)數(shù)65536，如果達(dá)到低速〔如1r/min〕將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這個(gè)最大數(shù)，測(cè)量結(jié)果將不再準(zhǔn)確，特別對(duì)于分辨率低的光電編碼器，若要使低速的轉(zhuǎn)速測(cè)量準(zhǔn)確，就要選擇適當(dāng)小的m并把分頻倍數(shù)p取大；但是在高速的時(shí)候，相鄰轉(zhuǎn)速脈沖之間，計(jì)時(shí)脈沖數(shù)很少，對(duì)于高分辨率的光電編碼器，可能在相鄰的轉(zhuǎn)速脈沖之間只捕捉到一個(gè)計(jì)時(shí)脈沖或沒(méi)有，這樣將引起轉(zhuǎn)速測(cè)量的誤差極大，甚至無(wú)法測(cè)量，此時(shí)為了得到固定周期內(nèi)足夠多的計(jì)時(shí)脈沖的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)，就要選擇足夠大的m并把分頻倍數(shù)p取小，甚至不分頻。

　　從以上分析可知，在低速和高速要測(cè)量到精確的轉(zhuǎn)速所需選取的m和p是互相矛盾的，所以為了得到全速范圍的高精度測(cè)量轉(zhuǎn)速，就必須在低速和高速過(guò)渡的過(guò)程中，改變m和分頻倍數(shù)p以適應(yīng)各個(gè)轉(zhuǎn)速斷的測(cè)量精度要求，以使伺服系統(tǒng)在保證精度的條件下能夠獲得寬的調(diào)速范圍，這就是所謂的變m變p法，同時(shí)適用于不同分辨率的光電編碼器。

　　其計(jì)算公式如下：

　　其中，v（k）為k時(shí)刻電機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速，x為設(shè)置的單位轉(zhuǎn)速脈沖數(shù)的位移，delta（t）即為轉(zhuǎn)過(guò)x位移所花費(fèi)的時(shí)間；m為軟件周期內(nèi)得到的轉(zhuǎn)速脈沖數(shù)，f為光電編碼器的分辨率，n為計(jì)時(shí)脈沖的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)，p為對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘的分頻倍數(shù)，tsysoutclk為cpu微控制器的系統(tǒng)時(shí)鐘周期。