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1、工控技术李为民等:基于光电编码器的速度反馈与控制技术基于光电编码器的速度反馈与控制技术李为民,姜漫(华中光电技术研究所湖北武汉430074)摘要:对常用的速度反馈手段进行了分析比较,介绍了以光电编码器实现速度反馈的工作原理和控制方法,分析了高精度的变MöT测速法。介绍了高性能单片机ADUC824在数字控制系统中的应用。关键词:光电编码器;变MöT测速法;ADUC824;IöO中图分类号:TP36811文献标识码:B文章编号:1004373X(2004)2308402TheSpeedFeedbackandCo
2、ntrolTechniqueBasedonOpticalEncoderLIWeimin,JIANGMan(HuazhongInstituteofElectronicOptics,Wuhan,430074,China)Abstract:Thispaperanalysesthegeneralmeansofspeedfeedback,introducestheoperationprincipleandcontrolmethodofrealizingthespeedfeedbackbyopticalencoder,
3、analysesthehighprecisionmethodofspeedcheckbychangingMöT1ThenitintroducestheapplicationofthehighperformancesinglechipADUC824indigitalcontrolsystem1Keywords:opticalencoder;methodofchangingMöT;ADUC824;IöO在随动控制系统中,电机速度的反馈与控制占有很大环直接完成速度反馈的方式中,控制数据经DöA转换产的比重,实现速
4、度反馈的方式与手段,对系统的稳态误差生的模拟量作为给定信号,反馈信号与给定信号一起送至及动态响应性能都有着十分重要的影响。对于一个高精度比较器电路形成反馈。在另一方式中,控制计算机通过的控制系统,要求能在较大速度范围内实现高分辨率的稳AöD转换器对模拟速度反馈信号进行数据采集,并与代表定而准确的速度反馈。传统的以模拟量作为速度反馈参数给定速度的数据进行比较运算,输出合适的控制信号。而的系统,由于受非线性、温度变化和元件老化等因素的影数字式速度反馈与控制是通过对光电编码器输出脉冲进响,很难满足控制过程的快速性
5、和准确性的要求。因此一行计数,将所得数据直接送给计算机,无需AöD转换等环种具有高性能的以数字量完成反馈的器件旋转式光节,并通过数字IöO口直接输出PWM控制脉冲。光电编电编码器便应运而生,光电式测速系统具有低惯量、低噪码器的输出同时也提供了位置环的信息,通过相应的程序声、高分辨率和高精度的优点,常用于高精度力矩电机的解算,也可以完成位置环的控制。速度反馈。他可以与微机直接接口。2光电编码器的测速原理及应用1模拟与数字速度反馈方式的分析对比211光电编码器的测速原理输出模拟量反馈参数的常用器件有:测速发电机
6、、测采用光电编码器完成反馈控制的原理如图1所示。光角模块、速率陀螺等。测速电机在早期的应用十分普遍,他电编码器与电动机主轴直接联接,从而使编码器转速与电具有测速精度较高、输出信号稳定等特点。但他体积一般机完全一致。其工作原理是:光电编码器随电机旋转,产较大,应用场合受到限制;长期工作会造成温度升高,引生与转速成正比的两相(A相、B相)相差90°相位角的正起输出信号的漂移,并且炭刷磨下来的炭粉积存在换向片交编码脉冲。如果A相脉冲比B相脉冲超前则光电编码之间的槽内,容易造成测速发电机片间短路。测角模块输器为正转
7、,否则为反转。A线用来测量脉冲个数,B线与出的速度信号在低速时精度较差、并且杂波多、信噪比低,A线配合可测量出转动方向。由此可测出电机转速与转较少应用。速率陀螺由于自身的结构特点而对震动敏感,向。光电编码器在低速时输出脉冲数较少,按一般的方法受震时反馈信号出现波动,会引起电机的振动,因此应用应用很难保证精确性。为了提高测量精度和分辨率,除选上有一定的局限性。用高分辨的光电编码器外,还可以将编码器的输出脉冲进模拟量的速度反馈一般以两种方式实现:在以电路闭行多倍频细分,再由计数器对产生的多倍频脉冲信号进行计数。
8、通过测量时间T和在时间T内计数器对被测脉冲信收稿日期:20040615号的计数值Md,计算后就可以确定电机的转速。速度给定84《现代电子技术》2004年第23期总第190期þ通信与信息技术ü数据由主控计算机送来,与实测的转速数据相比较,控制系可靠性较差。ADUC824是AD公司新推出的8051内核高统根据比较结果输出控制参数,完成速度反馈的闭环控制。性能系统型单片机,内部集成了AöD,DöA,FLASH,2WDT
