[发明专利]伺服电机测速系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及伺服电机控制领域，更具体地说，涉及一种伺服电机测速系统及方法。

背景技术

速度测量是工控系统中最基本的需求之一，最常用的是用数字脉冲测量某根轴的转速，再根据机械比、直径换算成线速度。脉冲测速最典型的方法有测频率(M法)和测周期(T法)。

M法是测量单位时间内的脉数换算成频率，因存在测量时间内首尾的半个脉冲问题，可能会有2个脉的误差。在速度较低时，该方法因测量时间内的脉冲数变少，误差所占的比例会变大，所以M法宜测量高速。如要降低测量的速度下限，可以提高编码器线数或加大测量的单位时间，使一次采集的脉冲数尽可能多。

T法是测量两个脉冲之间的时间换算成周期，从而得到频率。因存在半个时间单位的问题，可能会有1个时间单位的误差。在速度较高时，该方法测得的周期较小，误差所占的比例变大，所以T法宜测量低速。如要增加速度测量的上限，可以减小编码器的脉冲数，或使用更小更精确的计时单位，使一次测量的时间值尽可能大。

由此可知，M法、T法各有优劣和适应范围，但由于编码器线数不能无限增加、测量时间也不能太长（需考虑实时性）、计时单位也不能无限小，两种测速方法都无法胜任全速度范围内的测量。因此产生了M法、T法结合的M/T测速法：在合适的转速时自动切换，低速时测周期、高速时测频率。

然而使用M/T法测速时，对于超低转速时，存在的测速延迟很大，现有的测速方法无法弥补这种滞后。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述测速方法无法弥补超低速时的测速延迟的问题，提供一种伺服电机测速系统及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供、一种伺服电机测速系统，包括编码器计数模块、转速判断模块、第一测速模块、第二测速模块，其中：所述编码器计数模块，用于计数安装在电机的编码器的输出脉冲；所述转速判断模块，用于根据编码器的输出脉冲计算电机转速，并判断电机转速是否大于或等于第一阈值；所述第一测速模块，用于在电机转速大于或等于第一阈值时采用M/T法测速，并将测速结果作为速度反馈输出；所述第二测速模块在电机转速小于第一阈值时执行，并包括第一单元、第二单元；所述第一单元在电机转速大于或等于第二阈值时使用T法测速并将测速结果作为速度反馈输出，所述第二阈值小于第一阈值；所述第二单元，用于在电机转速小于第二阈值时根据前N个采样周期的速度预测当前采样周期的速度，并将预测的当前采样周期的速度作为速度反馈输出，其中所述N为大于3的整数。

在本发明所述的伺服电机测速系统中，所述第二单元包括第一转差收集子单元、第一转差计算子单元以及第一反馈输出子单元，其中：所述第一转差收集子单元，用于根据前N个连续的采样周期的速度计算该前N个连续的采样周期的转速差；所述第一转差计算子单元，用于计算前N个连续的采样周期的转速差的加速度并根据该加速度及前一采样周期的转速差计算当前采样周期的转速差；所述第一反馈输出子单元，用于使用当前采样周期的转速差及前一采样周期的速度计算当前采样周期的速度，并将该当前采样周期的速度作为速度反馈输出；所述第一转差收集子单元从第一单元或第一反馈输出子单元获得前N个连续的采样周期的速度。

在本发明所述的伺服电机测速系统中，所述第二单元包括第二转差收集子单元、第二转差计算子单元以及第二反馈输出子单元，其中：所述第二转差收集子单元，用于根据前5个连续的采样周期的速度计算该前5个连续的采样周期的转速差DV0、DV1、DV2、DV3、DV4；所述第二转差计算子单元，用于根据前5个连续的采样周期的转速差DV0、DV1、DV2、DV3、DV4计算当前采样周期的转速差DltV：DltV=(DV0+2*DV1+3*DV2+4*DV3+5*DV4)/15；所述第二反馈输出子单元，用于使用当前采样周期的转速差及前一采样周期的速度计算当前采样周期的速度，并将计算获得速度作为速度反馈输出；所述第二转差收集子单元从第一单元或第二反馈输出子单元获得前N个连续的采样周期的速度。

在本发明所述的伺服电机测速系统中，所述转速判断模块通过以下公式计算电机当前转速：V=(DltP*60)/(T*编码器线数），其中T为一个采样周期的时间，DltP为当前采样周期中所采集到的编码器输出脉冲变化值；所述第二测速模块还包括第三单元，用于在连续M个采样周期内都未接收到来自编码器的输出脉冲时将零速作为速度反馈输出，所述M为大于5的整数。

在本发明所述的伺服电机测速系统中，所述测速系统还包括滞环处理模块，用于在第一测速模块切换到第一单元或第一单元切换到第一测速模块时采用滞环方式切换。