基于CPLD的光电编码器角位移拟合测速法-论文.pdf

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1、·22·《测控技术~2014年第33卷第9期基于CPLD的光电编码器角位移拟合测速法王辉，王慎航，胡建华(1．中国科学院自动化研究所，北京100190；2．北京信息科技大学，_

2、E京100192)摘要：针对常用的M法和T法无法满足增量式光电编码器整个测速范围内误差要求的问题，提出了对码盘信号进行角位移拟合求采样时刻即时速度的新方法，在匀加速条件下对这3种方法进行了仿真实验，比较了测速误差。实验结果表明，角位移拟合法在整个速度范围内都能获得很高的测速精度和误差一致性。最后用CPLD对该方法加以实现，给出了Verilog硬件

3、描述语言的设计程序和3种方法的实验结果比较。基于CPLD的实现方法电路简单，运行稳定可靠，处理速度快，为角位移拟合法提供了一种非常好的实现方法。关键词：CPLD；光电编码器；电机测速；角位移；多项式拟合中图分类号：TH741文献标识码：A文章编号：l000—8829(2014)09—0022—04AngularPositionFittingVelocityDetectionofIncrementalOpticalEncoderBasedonCPLDWANGHui一，WANGShen．hang，HUJian—hua(1．I

4、nstituteofAutomation，ChineseAcademyofSciences，Beijing100190，China；2．BeijingInformationScience＆TechnologyUniversity，Beijing100192，China)Abstract：Anangularpositionfittingmethodisdevelopedtoimprovethespeedmeasurementaccuracyoftheincrementalopticaleneodersinservocont

5、rolsystems．Theangularpositionfittingmethodcangettheinstanta—neousspeedatthesamplingtime．VelocitydetectingexperimentswithgeneratedencoderpulsesaretakenwithMmethod，Tmethodandthenewmethodunderuniformlyacceleratedspeeds．Theresultsshowthatthenewmethodcanachievehighmea

6、surementprecisionandconsistencyerrorsovertheentirespeedrange．Theimple-mentationbasedonCPLDisdevelopedwiththeVeriloghardwarelanguageandthemeasurementvaluesofthethreemethodsarecomparedatlast．Agoodwayisprovidedtorealizetheangularpositionfittingmethodwithsimplecircui

7、t，highreliabilityandfastprocessing．Keywords：CPLD(complexprogrammablelogicdevice)；opticalencoder；motorvelocitydetection；angularpo—sition；polynomialfitting增量式光电编码器因其可靠性高、抗干扰性强、分栅越密，码盘的分辨率越高。因此为提高测量分辨率，辨率高、成本低、易维护等特点广泛应用于数控伺服系往往将A、B两相信号进行四倍频⋯。文中提到的码统中，随着控制性能要求的不断提高，

8、对光电编码器测盘脉冲均指A、B两相信号进行四倍频后的脉冲信号。速精度也提出更高的要求。增量式光电编码器的码盘在电机高速转动时，码盘脉冲频率很高，因此在固定采上刻有光栅，当电机转动带动同轴编码器转动时，就会样周期内用测频率法(又称M法)测量速度精度较高，产生A、B两相互差90。的正交脉冲信号，通过测量码而在电机低速时，码盘脉冲周期变长，用测周期法(又盘脉冲信号的频率或周期就可以得到电机的转速。光称T法)测速精度较高。但无论是M法或T法都无法实现在全量程范围内的高精度测速，而且测量的都是收稿日期：2013—08—03一段时间

9、内电机的平均速度，而非采样时刻的即时速基金项目：教育部重点实验室开放课题(KF20131123204)度，测量误差较大。作者简介：王辉(1977一)，女，河北黄骅人，博士研究生，主要研由于码盘脉冲实质上是角位移信号，因此笔者提究方向为永磁同步电机控制；王慎航(1985一)，男，山东滕州出一种通过测量码盘脉冲时刻角位移