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1、吴有生:测功机转速的快速测量31测功机转速的快速测量DynamometerFastMeasurementSpeed吴有生(凯迈洛阳机电有限公司,河南洛阳471003)摘要:介绍测功机数字控制系统转速测量方法,并根据闭环控制分析各种方法的优缺点,最后得出转速测量最佳方法。关键词:测功机;M测速法;T测速法;M/T测速法1引言{inti;测功机数字控制系统的转速原来采用M测速法进n=0;行测量,由于测量延迟比较大,不能实时准确地反映测功for(i=0;i<100;i++)if(i!=No)n+=m[i];机的真实转速,造成测功机恒转速控制转速不稳,对于汽n+=c;油机
2、特别是摩托车等惯量小的发动机来说,恒转速控制m[No]=c;转速更加不稳,转速根本无法满足5r/min的控制精度if(++No>=100)No=0;要求,与模拟控制系统恒转速控制的快速性、精度相差甚}远。后来转速采用M/T测速法进行测量,由于测量值实显然,M测速法测量的是1s时间内的平均转速,绝时性比较好,测功机恒转速控制的快速性、精度提高了不1对误差为1r/min,相对误差为100%,转速越高相n少,对于摩托车等惯量小的发动机,转速依然稳定,可满对误差越小,由于测量时间比较长,作为测功机恒转速闭足5r/min的控制精度要求。环控制系统的速度反馈环节,会造成反馈量的滞后,所以2
3、测量转速方法M测速法不适合测功机闭环控制系统测量方法。当测功机转速为n转/分钟,测速齿盘的齿数Z时,22T测速法nZ则测速传感器输出脉冲信号的频率为f=60,显然当ZT测速法如图2所示,通过测量出转速传感器输出n脉冲信号的宽度T,从而计算出测功机的转速。=60时,f=n;当Z=30时,f=。所以只要测量出测2速传感器输出脉冲信号的频率f,并知道齿盘的齿数Z,就可计算出测功机转速n。以下问题的讨论均是在Z=图260情况下进行。设基准时钟频率为fc,两个脉冲之间基准时钟计数21M测速法m值为m,即T=,则转速为fc1fcn==(r/min)Tm图1T测速法的分辨率为一个基准时钟脉冲
4、所导致的转M测速法的原理如图1所示。由于测功机控制系统速测量绝对误差为需要在每个采样控制时间T内测量出转速,所以将1sfcfcfc测量时间分割为若干个测量时间T,然后再将这些时间-=mm+1m(m+1)段内脉冲数相加,即为测功机的转速。T测速法相对误差为如果T=10ms,1s可分割为100个时间段,则测功机fcfc转速为当前时间段脉冲数加上前99个时间段脉冲数。-mm+11100%=100%Staticintn;//测功机转速fcm+1Staticintm[100];//100个时间段的脉冲数mStaticintc;//当前时间段脉冲数可见,在低速时,m较大,绝对误差和相对误差都较Sta
5、ticintNo;//缓冲区位置变量小,所以T测速法在低速时的分辨率优于高速时的分辨voidCalcSpeed()率。随着转速的提高,尽管误差大了,但是测量的实时性32!计量与测试技术∀2010年第37卷第9期却提高了。准确的测速。23M/T测速法由于测功机控制系统需要在每个采样控制周期内测M/T测速法如图三所示,通过把M测速法和T测速量出测功机的转速,以进行PID闭环控制。因为转速测法结合起来,既测量转速脉冲个数m1,又测量同一时间量时间越长越准确,所以转速测量时间应尽量接近控制段内的基准时钟脉冲个数m2,根据m1、m2来计算转速。周期,但不要超过控制周期。可根据控制周期
6、和上次测设时钟基准频率为fc,则转速为量转速来确定转速脉冲个数m1,若控制周期为10ms,上m1m1fc次转速测量值为3000r/min,如果转速稳定,则每个控制n==(r/min)m2m2周期内有30个脉冲,考虑转速可能下降,应该减去1个fc脉冲,同时考虑舍入误差和脉冲边缘,还应该再减去1个脉冲,所以m1=30-1-1=28。m1最小值不能小于1,当m1=1时,时钟基准计数值m2可能比较大,超过基准时钟计数值的范围,这时就不能再采用M/T测速法,考虑到测功机不可能在这样低的转速下进行闭环控制,同图3时M测速法时平均测量,抗干扰能力强,所以转速很低M/T测速法的误差来源于m2的一个计
7、数误差,绝对时采用M测速法。误差为3结论m1fcm1fcm1fc-=测功机数字控制系统转速采用M/T测速法进行测m2m2+1m2(m2+1)量后,转速测量值实时性好,恒转速控制的响应速度大大相对误差为提高,转速控制精度也提高不少,对于发动机的一些要求m1fcm1fc-响应速度快的动态试验,测功机也可以完成。m2m2+11100%=100%参考文献m1fcm2+1m[1]李华德.电力拖动控制系统(运动控制系统)[M].北京:电子工业
